Folhas Exercicios Termodinamica MIEA 2007 2008 V2

Páginas: 17 (4126 palavras) Publicado: 23 de julho de 2015

Universidade de Coimbra
Faculdade de Ciências e Tecnologia
Departamento de Engenharia Química
Mestrado Integrado em Engenharia do Ambiente 2007-2008
PROBLEMAS DE TERMODINÂMICA


1. Um modelo usado para estimar a poluição nas grandes áreas urbanas é o da caixa. Neste modelo supõe-se existir uma caixa acima da cidade a cuja altura se dá a mistura dos poluentes e cuja largura é determinada pelasdimensões da área urbana. O vento sopra através da “parede” da caixa e mistura-se com os poluentes resultando numa determinada concentração de poluente.













Determinar a concentração de SO2 no ar (em μg/m3) da camada superior de uma cidade considerando a mistura ar/SO2 ocorre a uma altura de 1210m, que a dimensão perpendicular á direcção do vento é 105 m, que a velocidade do vento é emmédia de 15 400m/h e que a quantidade de SO2 resultantes das emissões urbanas é 6.24x105 tons/ano.
R. 39 μg/m3.

2. Pretende-se projectar um sistema de controlo de poluição para remover partículas que são emitidas numa concentração igual a 125 000 µg/m3 para uma corrente de ar de caudal de 180 m3/s. Esta corrente de ar dá entrada no sistema de controlo e o mesmo consegue remover 0.48 toneladas/diade partículas. Determinar a concentração das partículas não removidas (em μg/m3), CR , e a eficiência da remoção, Ef
[Ef=partículas removidas/partículas totais)×100].

R. CR=94×103 µg/m3 , Ef= 25 %.










3. A figura seguinte mostra um espessador por efeito de gravidade usado em sistemas de tratamento de águas residuais.

TANQUE












Esteaparelho separa os sólidos em suspensão do líquido (geralmente a água) dado que os sólidos são geralmente mais densos que a água. Os sólidos mais densos acumulam-se no fundo do tanque de onde são removidos. Numa instalação deste tipo a alimentação (A) é constituída por um caudal de 40 m3/hr com uma concentração de sólidos suspensos de 5000 mg/L. Se o espessador for operado em estado estacionáriode modo a existir um overflow (B) de 30 m3/hr, e onde a concentração é de 25 mg/L, e sendo o caudal da corrente C de 10 m3/hr, qual será a concentração de sólidos na corrente de fundo (C) e qual será a capacidade de captação, R, de sólidos?

R. CsC=19 900 mg/L e R=99.5 %

4. Considere a secagem de 1000 kg de um sólido “húmido” utilizando uma corrente de ar, tal como se indica no esquemaseguinte

A corrente de 'ar de alimentação' contém 0.03 kg de humidade por kg de ar seco e, à saída, o 'ar húmido' contém 0.1 kg de água por kg de ar seco. O sólido “húmido” dá entrada no secador com 15 % de humidade enquanto que o sólido “seco” após passagem pela unidade apresenta uma humidade residual de 7 %. Calcular a quantidade de 'ar de alimentação' dá entrada no secador.
R. 1301 kg

5. Considereum separador de correntes que divide uma corrente que contém malte, água e levedura em três ramos (ver figura). Suponha que a composição (% ponderal) de corrente de chegada tem 20 % de malte, 10 % de levedura e o resto de água. Os caudais dos ramos são regulados de modo a que se verifique B=2C e C=(1/3)D. Se o caudal da corrente que dá entrada no separador for de 1000 kg.h-1, determinar o caudal emcada um dos ramos.











R. B= 333 kg.h-1; C= 167 kg.h-1 ; D= 500 kg.h-1.
6. Para optimizar o crescimento de certos microorganismos é necessário um ambiente de ar húmido rico em oxigénio. Condidere uma câmara de evaporação que origina uma corrente de saída húmida e rica em oxigénio como se indica no diagrama da Figura abaixo. Na câmara de evaporação entram ar, oxigénio e água. A água dáentrada na unidade a um caudal de 20.0 cm3/min. Verificou-se que o caudal óptimo de oxigénio é 1/5 do caudal de ar. Da análise do gás húmido à saída da câmara conclui-se que a humidade (molar) era de 1.5 %. Determinar os caudaisde ar e da corrente de saída e a composição desta última.








DADOS: MH2O= 18.015 g/mol

R: nar= 60.7 mol/min ; nsaída=74 mol/min . yO2D=33.7 %, yN2D=64.8 e...
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