Questão 2 - Uma solução aquosa é concentrada de 13% a 38% em um evaporador sob vácuo de 600 mmHg . O consumo de água de resfriamento no condensador de contato é de
, a qual é aquecida de
a
. Determine as vazões das soluções diluída e concentrada do evaporador. Admitir P=747 mmHg e epe=0.
OBS: condensador de contato é utilizado na saída do vapor da solução para resfriamento e liquefação, especificamente o condensador de contato é quando o fluído quente e frio se mistura, diferenciando-se dos trocadores de calor que estudamos anteriormente, nos quais os fluidos eram separados por uma parede, geralmente, metálica.
OBS: condensador de contato é utilizado na saída do vapor da solução para resfriamento e liquefação, especificamente o condensador de contato é quando o fluído quente e frio se mistura, diferenciando-se dos trocadores de calor que estudamos anteriormente, nos quais os fluidos eram separados por uma parede, geralmente, metálica.
Passo 1
O enunciado descreve um evaporador a vácuo (600 mmHg) no qual entra uma solução aquosa com
de soluto em massa e sai uma solução mais concentrada a
, além de vapor de água. O vapor liberado é conduzido a um condensador de contato, onde se mistura à água de resfriamento (fluxo volumétrico de
), aquecida de
a
. Para resolver, vamos precisar:
- Balanço de massa global e de soluto no evaporador.
- Balanço de energia no condensador para relacionar o vapor condensado com o calor absorvido pela água de resfriamento.
- Tabela de entalpia (latente) da água a
, aproximadamente . - Calor específico da água
.
Passo 2
Aplicamos o balanço de energia no condensador. A água de resfriamento, com vazão volumétrica
, tem massa
Ela se aquece de
a
, ganhando calor
Esse é o calor cedido pela condensação do vapor, logo
Passo 3
No evaporador, seja
a vazão de entrada (kg/h),
a vazão de saída de solução concentrada (kg/h) e
a vazão de vapor.
- Balanço global:
- Balanço de soluto (massas de soluto):
Dessas equações tiramos
Passo 4
Substituindo
em
E então
Como as densidades são aproximadamente
, podemos expressar em
diretamente.
Resposta
A vazão da solução diluída (alimentação) é
.
A vazão da solução concentrada é .
A vazão da solução concentrada é