MAPA – FENÔMENOS DE TRANSPORTE QUESTÃO 1A empresa em que você...
MAPA – FENÔMENOS DE TRANSPORTEQUESTÃO 1
A empresa em que você atua fornece, atualmente, apenas oxigênio para indústria, porém, devido ao atual cenário, passará a fornecer oxigênio para uso hospitalar. Antes de efetivamente modificar a linha de produção é necessário atualizar alguns parâmetros do processo de obtenção do oxigênio, representado na Figura 1.
Apesar da elevada pureza de Nitrogênio e Argônio nas correntes T e M, respectivamente, ainda assim haverá uma pequena fração de oxigênio sendo liberada por essas correntes (chamaremos a união das correntes T e M de "demais gases” (D), portanto, T + M = D. Agora, contextualizado dos principais conceitos da produção de oxigênio, sabendo que a corrente de entrada de ar atmosférico (F) é de 1940 w/h e que a vazão volumétrica da corrente D é 4/5 de F, calcule os seguintes parâmetros que necessitam ser atualizados para a produção de oxigênio hospitalar:
A vazão volumétrica total na corrente B;
A vazão volumétrica de oxigênio na corrente D; A fração volumétrica de oxigênio na corrente D.
QUESTÃO 2
Como o ar que será utilizado para obtenção de oxigênio hospitalar necessita estar sem partículas e sem água, antes de ir ao trocador de calor para condensar ele deverá passar pelo processo de secagem, o consiste em um sistema que absorve a água do ar. A adição desse processo na linha de produção ocasionará nesse novo produto, a água.
Para otimizar o armazenamento e transporte dessa água ela será inicialmente depositada no tanque T1 e bombeada para o tanque T2, conforme ilustrado na Figura 2. Nesse procedimento será utilizada uma bomba (B) de 4 kW.
Os 40 metros de tubulação em ferro fundido necessária para conectar os dois tanques serão de 12 cm de diâmetro, os quais resultarão em uma perda de carga distribuída de 4 metros. A viscosidade cinemática da água deve ser considerada 1,004 mm²/s, a densidade 997 kg/m³ e a aceleração da gravidade 9,81 m/s².
Realize as análises necessárias para obter a vazão na tubulação durante o processo de transferência entre os tanques e o rendimento da bomba.
QUESTÃO 3
Os trocadores de calor utilizados para a liquefação do ar atmosférico estavam muito tempo sem a manutenção de limpeza interna. Durante esse tempo já se utilizava da resistência térmica e dos coeficientes globais de transferência de calor considerando a incrustação interna. Porém, como foram limpos recentemente, é necessário que recalcule os parâmetros para identificar as reais propriedades dos trocadores de calor.
Ao olhar a ficha técnica do equipamento identificou que trata-se de um trocador de calor tubo duplo feito de aço inoxidável (k = 15,1 W/m. K), cujos tubos possuem um diâmetro interno de 2,7 cm e diâmetro externo de 3,0 cm. 6abe-se que os coeficientes de transferência de calor são de 800 W/m².K na superfície interna e 1500 W/m².K na externa.
Determine a resistência térmica total do trocador de calor por unidade de comprimento e os coeficientes globais de transferência de calor Ui e Uo.
A empresa em que você atua fornece, atualmente, apenas oxigênio para indústria, porém, devido ao atual cenário, passará a fornecer oxigênio para uso hospitalar. Antes de efetivamente modificar a linha de produção é necessário atualizar alguns parâmetros do processo de obtenção do oxigênio, representado na Figura 1.
Apesar da elevada pureza de Nitrogênio e Argônio nas correntes T e M, respectivamente, ainda assim haverá uma pequena fração de oxigênio sendo liberada por essas correntes (chamaremos a união das correntes T e M de "demais gases” (D), portanto, T + M = D. Agora, contextualizado dos principais conceitos da produção de oxigênio, sabendo que a corrente de entrada de ar atmosférico (F) é de 1940 w/h e que a vazão volumétrica da corrente D é 4/5 de F, calcule os seguintes parâmetros que necessitam ser atualizados para a produção de oxigênio hospitalar:
A vazão volumétrica total na corrente B;
A vazão volumétrica de oxigênio na corrente D; A fração volumétrica de oxigênio na corrente D.
QUESTÃO 2
Como o ar que será utilizado para obtenção de oxigênio hospitalar necessita estar sem partículas e sem água, antes de ir ao trocador de calor para condensar ele deverá passar pelo processo de secagem, o consiste em um sistema que absorve a água do ar. A adição desse processo na linha de produção ocasionará nesse novo produto, a água.
Para otimizar o armazenamento e transporte dessa água ela será inicialmente depositada no tanque T1 e bombeada para o tanque T2, conforme ilustrado na Figura 2. Nesse procedimento será utilizada uma bomba (B) de 4 kW.
Os 40 metros de tubulação em ferro fundido necessária para conectar os dois tanques serão de 12 cm de diâmetro, os quais resultarão em uma perda de carga distribuída de 4 metros. A viscosidade cinemática da água deve ser considerada 1,004 mm²/s, a densidade 997 kg/m³ e a aceleração da gravidade 9,81 m/s².
Realize as análises necessárias para obter a vazão na tubulação durante o processo de transferência entre os tanques e o rendimento da bomba.
QUESTÃO 3
Os trocadores de calor utilizados para a liquefação do ar atmosférico estavam muito tempo sem a manutenção de limpeza interna. Durante esse tempo já se utilizava da resistência térmica e dos coeficientes globais de transferência de calor considerando a incrustação interna. Porém, como foram limpos recentemente, é necessário que recalcule os parâmetros para identificar as reais propriedades dos trocadores de calor.
Ao olhar a ficha técnica do equipamento identificou que trata-se de um trocador de calor tubo duplo feito de aço inoxidável (k = 15,1 W/m. K), cujos tubos possuem um diâmetro interno de 2,7 cm e diâmetro externo de 3,0 cm. 6abe-se que os coeficientes de transferência de calor são de 800 W/m².K na superfície interna e 1500 W/m².K na externa.
Determine a resistência térmica total do trocador de calor por unidade de comprimento e os coeficientes globais de transferência de calor Ui e Uo.
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