Um sistema de cristalização é alimentado com
de uma solução de KNO3 a 20%. Esta carga fresca é combinada com um reciclo contendo
e alimentada a um evaporador para remoção de H 2 O . As correntes de saída deste contém 50% KNO3 e H2O pura, respectivamente. A corrente contendo KNO3 é então encaminhada a um cristalizador, cuja corrente de produto contém
, sendo o restante reciclado para a entrada do evaporador. Determinar a vazão do reciclo.
Passo 1
Temos uma alimentação fresca de
lb/h de uma solução com
de KNO
, ou seja
lb/h de KNO
e
lb/h de H
O. Essa alimentação é misturada com um reciclo que volta do cristalizador contendo
lb de KNO
por lb de H
O. Essa mistura entra no evaporador, cujo produto sólido (solução concentrada) tem
de KNO
e o outro produto é apenas H
O. A solução
vai ao cristalizador, que produz um produto final com
de H
O; o restante volta como reciclo para o evaporador. O objetivo é determinar a vazão do reciclo (massa total por hora).
O conteúdo é balanço de massa em sistema com evaporador e cristalizador. Vamos precisar:
– Definir variáveis para as correntes;
– Fazer balanços de KNO e água no cristalizador para relacionar as variáveis;
– Fazer balanço de KNO no evaporador para encontrar o fluxo de reciclo.
– Definir variáveis para as correntes;
– Fazer balanços de KNO
– Fazer balanço de KNO
Passo 2
Definimos as seguintes variáveis (todas em lb/h):
massa de água no reciclo para evaporador
massa de KNO
no reciclo
fluxo total de reciclo
fluxo da solução
(saída do evaporador e entrada no cristalizador)
fluxo de produto do cristalizador
de água e
de KNO
Passo 3
Balanços no cristalizador:
Balanço de KNO :
Balanço de KNO
Balanço de água:
Substituindo
, das duas equações isolamos
na segunda e substituímos na primeira:
Calculando
e rearranjando chega-se a
Passo 4
Balanço de KNO
no evaporador (não há KNO
no vapor):
Logo
Portanto o fluxo de reciclo total é
Resposta
A vazão do reciclo é aproximadamente
lb/h.