Exercícios Resolvidos de Balanço de Massa e Razão de Refluxo

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Enunciado

Considere que a entalpia de vaporização do destilado de uma coluna é 200 k J k g e que a carga térmica removida pela água de resfriamento no condensador é de 4,2 G J h . Para as condições definidas na tabela e desenho abaixo, determine a razão de refluxo.

Passo 1

Vamos lá, a questão pede para a gente calcular a razão de refluxo. A razão de refluxo é a razão entre a corrente que volta para a coluna (refluxo) e o destilado.

Portanto, precisamos pelo menos descobrir a vazão de vapor que está passando pelo condensador e que será condensado em líquido. Para fazer isso, vamos utilizar os dados sobre energia/calor dados sobre o condensador.

Passo 2

Sabemos que a carga térmica removida no resfriamento é igual ao calor de condensação do destilado. Portanto é igual a:

4,2 G J h = 4,2 . 10 6 k J h

Como nós temos a entalpia de vaporização do destilado, podemos descobrir a vazão do líquido que passa pelo condensador, pois:

4,2 . 10 6 k J h = m . 200 k J k g

Então podemos calcular nossa vazão m .

m = 21000 k g h

Essa vazão m é a vazão do nosso vapor V , que passa pelo condensador.

Passo 3

A questão pede para a gente calcular a razão de refluxo, a definição de razão de refluxo é:

R R = L D

Ou pela notação do problema:

R R = R D

E nós sabemos que R + D = V , de acordo com o balanço de massa em torno do condensador:

Logo, como sabemos que D = 6000 k g h e que o V = 21000 k g h , podemos calcular o R através do balanço de massa.

R + 6000 = 21000

Assim, R = 15000   k g / h .

Podemos, então, calcular a nossa razão de refluxo, substituindo o R   (que na nossa notação do conteúdo era o L ) na fórmula da razão de refluxo.

R R = R D = 15000 6000 = 2,5

Resposta

R R = 2,5