Polpa de papel úmida contém
de água. Após secagem,
da água original foram removidos. Faça um diagrama que represente o processo de secagem e calcule todos os fluxos do mesmo.
Passo 1
O enunciado pede que se represente o processo de secagem por um diagrama e que se calculem todos os fluxos envolvidos. As informações dadas são:
- Fluxo de alimentação:
. - Composição da alimentação (massa fracionária):
- Água:
. - Sólidos (seco):
.
- Água:
- Foi removido
da água original (isto é, da massa de água presente em foi retirada no vapor). - Nos itens finais esperam-se os fluxos de saída: corrente de água removida
e corrente de produto seco/umido , e as composições e massas associadas.
Passo 2
Princípios e equações que vamos usar (aulas rápidas e intuitivas):
- Conservação de massa total (estado estacionário, sem acúmulo): a massa que entra iguala a massa que sai.
Aqui é o fluxo total de alimentação, é o fluxo total do produto (polpa após secagem) e é o fluxo de água removida (vapor/remoção). - Conservação de cada componente (água e sólidos):
- Para a água:
Onde é a massa de água que entra por hora, etc. - Para os sólidos (assumimos que sólidos não são perdidos pelo vapor):
- Para a água:
- Relação entre fração removida e massa removida: se
da água original foi removida,
Essas equações bastam para determinar todas as massas.
Passo 3
Calcular massa de água e de sólidos na alimentação (explicando cada passo):
- Massa total de alimentação é
. - Massa de água na alimentação:
Explicação: multiplicar a fração mássica de água pelo fluxo total dá a massa de água por hora. - Massa de sólidos na alimentação:
Sólidos não evaporam, portanto essa massa passa inteira para o produto.
Passo 4
Calcular a massa de água removida
:
- Como foi removido
da água original, - Observação: aqui
é, neste contexto, o fluxo formado essencialmente pela água evaporada (assumimos que o fluxo contém somente a água removida).
Passo 5
Calcular as massas no produto
:
- Massa de água que permanece no produto:
- Massa de sólidos no produto (igual à da alimentação, por conservação dos sólidos):
- Fluxo total do produto:
- Verificação da conservação total de massa:
perfeito — soma fecha.
Passo 6
Calcular as composições (frações mássicas) do produto:
- Fração mássica de água no produto:
Explicação: fração mássica é a parte (massa de água) dividida pelo total do produto. - Fração mássica de sólidos no produto:
- Checagem:
(diferenças devido a arredondamento).
Passo 7
Resumo numérico e interpretação (para decorar e usar na prova):
- Massa de água na alimentação:
. - Água removida (corrente
): . - Massa de água no produto:
. - Sólidos (alimentação e produto):
. - Fluxo total do produto
: . - Composição do produto: água
, sólidos .
Passo 8
Diagrama esquemático do processo (representação em texto):
Feed (alimentação)
Feed (alimentação)
|
| secador / secagem
V
Saídas: