exercicios de secagem, Exercícios de Cálculo

Baixe exercicios de secagem e outras Exercícios em PDF para Cálculo, somente na Docsity! 1ª Lista Op2 Profª Danielly Cristina Gripa de Paula Umidificação 1. Complete a tabela abaixo: UR (%) 50 60 30 80 50 W (g/kg) 12 8 6 19 TBU (°C) 15 17 18 20 TBS (°C) 10 20 25 v (m3/kg) Tor (°C) 5 h (kJ/kg) 50 2. Ar atmosférico na vazão de 5 m3/s é resfriado da temperatura de 35°C e umidade relativa de 80% para 22°C e umidade relativa de 70%. Determine a vazão mássica de condensado formado e o calor latente retirado. 3. Ar atmosférico na vazão de 10 m3/s é aquecido a temperatura de 5°C e umidade relativa de 30% para 24°C e umidade relativa 70%. Determine a vazão mássica de água vaporizada e o calor sensível fornecido. 4. Determine as propriedades da mistura de 70% de ar atmosférico na temperatura de 35°C e 70% de umidade relativa com 30% de ar de retorno na temperatura de 20°C e 70% de umidade relativa. 5. Determine a temperatura e umidade relativa necessária no ar atmosférico para que se misture na proporção de 1:1 com ar de retorno na temperatura de 20°C e 60% de umidade relativa para que se obtenha ar na temperatura de 24°C e 75% de umidade relativa. 6. Determine a quantidade total de calor retirado e a vazão mássica de condensado formada ao se resfriar ar atmosférico na temperatura de 35°C e umidade relativa de 60% para 22 °C e umidade relativa de 80% com 30% de ar de retorno. 7. Determine a quantidade total de calor fornecido e a vazão mássica de água vaporizada ao se aquecer ar atmosférico da temperatura de 8°C e umidade relativa de 80% para 24°C e umidade relativa de 70% com 40% de ar de retorno. 8. Engenheiro(a) de Processamento Júnior (REFAP 2007, questão 38). Um sistema de ar condicionado precisa tratar 1,0 m3/s de ar a 30 °C e 90% de umidade relativa, de modo a deixá-lo a 25 °C e com 50% de umidade relativa. A capacidade estimada da troca de calor necessária no evaporador do sistema de condicionamento de ar, em kW, é: (A) 5 (B) 13 C) 27 D) 42 (E) 210 9. Engenheiro(a) de Processamento Júnior (2006, questão 60). Observe a carta psicrométrica para misturas de ar e vapor de água a 1 atmosfera de pressão, a seguir. Um ar úmido que apresenta temperatura de saturação de 65 °F e temperatura de bulbo seco de 75 °F tem: (A) 70% de umidade relativa. (B) entalpia na saturação de 43,5 Btu/lb de ar seco. (C) 0,016 lb de água/lb de ar seco. (D) ponto de orvalho a 70 °F (E) 78 grãos de umidade/lb de ar seco. Secagem ta Uma torta de filtração úmida em uma panela de 25,4 x 25.4 mm e 25,4 mm de espessura é seca pela superficie de topo com ar a uma temperatura de bulbo úmido de 26,67 “C e temperatura de bulbo seco de 48,89 *C escoando paralelo a superficie com uma velocidade de 0,762 m/s. A massa específica da torta é 1922.2 kg/m” « o conteúdo de umidade livre crítica é 0,09 kg H20/kg sólido seco. Quanto tempo levará para secar o material de um conteúdo de umidade livre de 0.20 kg HD0/kg de material seco para o conteúdo de umidade crítica? Para testar a viabilidade da secagem de um certo alimento, dados de secagem foram obtidos em um secador de bandejas com ar escoando sobre o topo da superficie exposta tendo uma área de 0,186 m” OQ peso da amostra seca foi de 3.765 kg de sólido seco. Em equilíbrio após um longo período, a amostra úmida pesada foi 3,955 kg H»O + sólido seco. Os seguintes pesos de amostra versus tempo foram obtidos no teste de secagem. Tempo(h) Massa(kg) Tempo(h) Massa(kg) Tempo(h) Massa (kg) 0 4.944 4.554 70 4.019 0.4 4,885 4,404 90 3.978 08 4,808 4,241 12,0 3,955 o 4. ne 1,4 4.699 O 4.150 Caleule o conteúdo de umidade livre X kg H>0/kg sólido seco para cada dado e plotar X versus tempo: a b) Calcular as taxas de secagem R em kg Hh0/h.m?, e plotar R versus X: e) Usando a curva da taxa de secagem, predizer o tempo total para secar a amostra de X = 0,20 a X = 0,04, Usca integração gráfica para o período de secagem decrescente. d) Qual é a taxa de secagem Re no período de secagem constante e X<? Uma grande quantidade de sólido úmido é processada em um secador de bandejas utilizando condições de secagem constante e uma espessura de material na bandeja de 25,4 milímetros. Só a superficie superior está exposta a secagem. A taxa de secagem durante o período de velocidade constante é de R = 2,05 kg de HrO/m? (0,42 bm HhO/h.fº). A razão Ls/A utilizada é de 4,24 kg de sólido seco por m? de superfície exposta (5.0 Iby sólido seco/f?). A umidade livre inicial é Xt = 0,55 e o teor de umidade crítico Xe= 0,22 kg livre/kg de umidade sólido seco. Calcular o tempo para a secagem de um lote deste material a partir de X:= 0,45 até X2 = 0,30, utilizando as mesmas condições de secagem, mas uma espessura de 50,8 mm, com secagem para as superfícies superior e inferior. (Sugestão:. Computar primeiros Is / A por estas novas condições). Resposta=1,785h Utilizando as condições do exemplo 1 (apresentação) para o período de secagem de velocidade constante, proceder da seguinte maneira: a) prever o efeito sobre Rc quando a velocidade do ar é de apenas 3.05 m's. 7. b) prever O eleito sobre Kc ao se elevar a temperatura do gas em /0./ “U. quando w (unidade absoluta) mantém-se constante. c) prever o efeito sobre o tempo de secagem t entre o conteúdo de umidade Xt e X2, quando a espessura do material seco é 38.1 mm em vez de 25.4 mm e a secagem ainda é verificada no período de velocidade constante. Respostas. a) Re = 1,947 kg HD0/h.m; b) Re = 4,21 kg HºO/h.m/: c) t aumenta 1,5 vezes. Um material sólido insolúvel em água e granulado com humidade, está a secar durante o período de velocidade constante numa 0,61 m x 0,61 m bandeja, com uma profundidade de leito de 25,4 mm. Os lados e o fundo da bandeja está isolado. O ar flui em paralelo através da superficie superior, a uma velocidade de 3,05 m/s, e está a uma temperatura de bulbo seco de 60 “C e a temperatura de bulbo úmido de 29.4 ºC (85 “F). O tabuleiro contém 11,34 kg de sólido seco contendo 0,35 kg de umidade livre HhO/kg de sólidos secos, e secar o material desejado no período de velocidade constante até sólido 0,22 kg de H>0/kg a sólido seco. a) Prevera taxa de secagem e o tempo em horas. b) Prever tempo em que a profundidade do leito de material é aumentada para 44,5 mm. 6. Uma torta de filtração é colocada numa bandeja de 1 ft x 1 ff e uma profundidade de 1” é seca pela superficie superior com ar a temperatura de bulbo úmido de 80 SF e a temperatura de bulbo seco de 120 “F, fluindo paralelo à superficie a uma velocidade de 2.5 fts. A densidade da torta seca é de 120 Iba/fé e teor de humidade livre é crítico 0,09 [bm H20/lbm sólido seco. Quanto tempo será necessário para secar o material a partir de um teor de umidade livre de 0.20 Ibm H20/Ibm de material seco para o teor de umidade crítico? Resposta. t=13.3h. Deseja-se para secar um sólido húmido num secador de tabuleiros sob o estado estacionário. a partir de um teor de humidade livre de X; = 0,40 kg H>0/kg de sólidos secos, para X> = 0,02 kg de Hh0/kg de sólido seco. O peso dos sólidos secos é 99,8 kg. e a área da superficie superior exposta a secagem integração gráfica. b) Repeta, mas agora use uma linha reta que passa pela origem à taxa de secagem durante o periodo decrescente de velocidade. é 4,645 m'. A curva da taxa de secagem pode ser representada pela Figura abaixo a) Calcular o tempo de secagem durante o período de velocidade de decrescente pelo método de  ao [Constant = [rate Pa — IN e”! eles —+ a Drying rate R ( o 01 02 03 04 05 06 Free moisture X (kg Hz 0/kg dry solid) Respostas. a) t=9.27h: b)t=9,23h. Para determinar a viabilidade de secagem de um produto alimentar, os dados de secagem foram obtidos com um secador de bandeja e o fluxo de ar sobre a superficie superior exposta, com 0,186 m” de área. A massa da amostra completamente seca foi 3,765 ke de sólido seco. A amostra úmida pesava 3,958 kg H20 + sólido no equilíbrio. Por conseguinte, é contendo 3,055-3,765, ou 0,190, kg de umidade de equilíbrio. No teste de secagem foram obtidos os seguintes dados de massa ao longo do tempo. Tempo (h) Massa (kg) Tempo (h) Massa (kg) Tempo (h) Massa (kg) º 4,944 22 4,554 7,0 4,019 0,4 4,885 3,0 4,404 9,0 3.978 0,8 4,808 42 4,241 12,0 3,955 1,4 4,699 50 4,150 a) Calcular o teor de umidade livre X kg de H;0/kg de sólido seco e construa o gráfico (curva de secagem) X versus tempo. (Sugestão: Para O h. são 4,944 - 0,190 - 3,765 = 0,989 kg de umidade livre em 3,765 kg de sólido seco, assim. X = 0,989/3,765): b) Medindo as tangentes, calcular as velocidades de secagem em R kg H>O/hm, e gráfico R em relação a X: e Usando esta curva de taxa de secagem, prever o tempo total necessário para secar a amostra a partir de X= 0,204 X = 0,04, Use o método de integração gráfica para o período de taxa decrescente e qual é a taxa de secagem Re no período de velocidade constante e valor de Xc? . Um material é processado em um tipo de secador de bandeja em condições de secagem constante. Quando o conteúdo inicial de umidade livre foi de 0.28 kg de H»O livre/kg de sólido seco, se requer um tempo de 6,0 h para secar o material para um teor de umidade livre de 0,08 kg umidade livre por kg de sólidos secos. O teor de umidade livre crítica é de 0.14. Assumindo uma velocidade de secagem na região de taxa decrescente, onde a velocidade é uma linha reta desde o ponto crítico até a origem, prever o tempo necessário para secar uma amostra de teor de umidade livre de 0,33 a 0,04 kg de umidade livre/ke sólido seco. (Sugestão: Use primeiro equações analíticas para períodos de velocidade constante e taxa decrescente linear com o tempo total de 6.0 h, em seguida, empregue as mesmas equações às novas condições).