Questões de Concurso sobre Fenômenos de Transporte: Mecânica dos Fluidos, Transferência de Calor e Transferência de Massa

A reologia abrange gases e líquidos não poliméricos e homogêneos e inclui propriedades como: elasticidade, viscosidade e plasticidade. Em relação à classificação reológica dos fluidos, é correto afirmar que:

Quando são colocadas em contato duas fases de composições diferentes, pode ocorrer a transferência de componentes de uma fase para a outra, ou vice-versa. Essa é a base física das operações de transferência de massa. Quando as duas fases ficam em contato durante um intervalo de tempo suficiente, elas:

Um refrigerador doméstico opera com um fluido refrigerante no ciclo de refrigeração por compressão de vapor. Durante esse processo, é usado um fluido refrigerante que passa pelas etapas sequenciais:

• expansão adiabática;

• evaporação, em que o líquido se torna vapor, o qual se encaminha ao compressor onde sofre uma compressão isentrópica;

• condensação onde ocorre a mudança de vapor para líquido, reiniciando-se o ciclo.

Considerando-se o processo descrito acima, conclui-se que a(o)

A reação A → Produtos, isotérmica, em fase líquida, é conduzida em um reator CSTR. Considere a curva 1/r & X, em que r é a taxa da reação e X a conversão do reagente, conforme ilustrado no Gráfico abaixo. Em um sistema industrial, para uma vazão de molar do reagente da entrada F_A,0 = 2$\frac{kmol}{\min }$, obtém-se uma conversão de 40%.

Deseja-se aumentar a conversão global para cerca de 80% com a adição de um segundo reator CSTR, em série com o primeiro.

O volume total, em m³, dos dois reatores é, aproximadamente,

Um trocador de calor deve ser usado para aquecer água, que está inicialmente a 35 ºC. A temperatura de saída dessa corrente, de capacidade térmica = 3,6 kJ/K.s, deve ser calculada. O óleo, que será utilizado como fluido de aquecimento, entra a 180 ºC, e sai a 75 ºC, e sua capacidade térmica é 3,6 kJ/K.s

A temperatura desejada, em ºC, vale

A diferença de cotas entre dois tanques de um determinado tratamento químico é de 5 metros. Os tanques são abertos para a atmosfera. O comprimento da tubulação que os liga é de 18 metros. Os primeiros 8 metros dessa tubulação têm diâmetro interno de 100 mm, e os restantes 10 metros têm diâmetro de 50 mm. Despreze as perdas menores e considere que o coeficiente de fricção (Moody) vale f = 0,02 (constante nos dois trechos). Considere g = 10 m/s². O fluido de trabalho é água, e o regime é permanente.

Nessa situação, a vazão, em m³/s, vale

Um calorímetro de combustão acoplado à análise cromatográfica permite estimar a composição de saída dos gases. No calorímetro ocorre combustão total formando H₂O e CO₂ segundo a estequiometria.

C_xH_y +(x + $\frac{y}{4}$) O₂ → x CO₂ + $\frac{y}{2}$ H₂O

Admita a composição molar do combustível C_xH_y em que a razão $\frac{y}{x}$ = 2.

Se for empregado O₂ com 100% de excesso, então, a razão molar N₂/CO₂ esperada na análise do gás de exaustão é, aproximadamente, de

Dado

N₂/O₂ no ar ≈ 3,7

Sobre o fenômeno de cavitação em bombas durante o bombeamento de líquidos, analise as afirmativas a seguir e a relação entre elas.

I. O fenômeno de cavitação ocorre quando o NPSH_requerido se torna maior que o NPSH_disponivel

PORQUE

Il. nessa situação, a pressão local dentro da bomba se torna menor que a pressão de vapor do líquido que está sendo bombeado.

A respeito da relação entre essas afirmativas, assinale a alternativa correta.

Nos trocadores de escoamento cruzado, o escoamento do fluido sobre os tubos é chamado de não misturado quando o feixe tubular não é aletado.

Os trocadores de calor de contracorrente podem ser utilizados como regeneradores para aquecer o ar de alta pressão que sai do compressor.

Quando um objeto quente é exposto ao ar livre a uma temperatura menor, são formadas, ao seu redor, correntes convectivas naturais que irão promover o aumento da taxa de troca térmica entre o corpo e o ambiente.

ÇENGEL, Y. A.; GHAJAR, A. J. Transferência de Calor e Massa: uma abordagem prática. 4. ed. Porto Alegre: AMGH, 2012, cap. 9 (adaptado).

Considerando o contexto da transferência de calor por meio da convecção natural, analise as afirmativas a seguir e a relação proposta entre elas.

I. Durante a formação das correntes convectivas naturais, o fluido aquecido se eleva, se afastando do corpo quente, e o fluido mais frio desce, assumindo o lugar do anterior.

PORQUE

II. Quando o fluido em torno de uma superfície quente recebe energia térmica, a sua temperatura aumenta, modificando, dessa forma, a sua viscosidade.

A respeito dessas afirmativas, assinale a alternativa correta.

Uma mistura de 21 g de bicarbonato de sódio reagiu de forma estequiométrica com ácido acético produzindo acetato de sódio, água e gás carbônico. A reação ocorreu em uma cápsula fechada com volume de 41 cm³ e temperatura de 27°C. Assinale a alternativa que apresenta a pressão na cápsula após a reação ter sido realizada completamente:

R= 0,082 atm.L.mol-1.K-1; Massa Molar: C=12 g/mol; O= 16 g/mol; H= 1 g/mol; Na= 23 g/mol.

A seleção do material correto para a construção de um equipamento pode ser um desafio. Os critérios normalmente utilizados são a avaliação das propriedades necessárias para se cumprir a função, a deterioração das propriedades dos materiais durante sua vida útil e o custo do produto acabado.

Assinale a opção que indica o material mais adequado para a construção de uma tubulação, sendo a resistência ao escoamento do material do tubo (σ = 197 MPa), já considerando o fator de segurança, e o volume (V = 628 cm³).

Definindo ρ, como massa específica e c, custo.

Deseja-se calcular a quantidade de água necessária, em litros/quilo de efluente total gerado, em cada uma das etapas de lavagem (lavagem 1 e lavagem 2) e na etapa de resfriamento, para um dia de processo.

Dados:

m_{Lavagem 1} = m_{Lavagem 2} = m_Resfriamento

ρ_H2O = 1000 kg/m³

Esse valor é:

No transporte de uma mistura de hidrocarbonetos via gasodutos (que se encontra à temperatura ambiente e pressão de 28 atm), uma alíquota de líquido acumulado em determinado ponto da tubulação é analisada, obtendo-se o resultado abaixo.

Composição mássica

Considerando-se os resultados da análise, em base mássica, em relação ao gás que atravessa o gasoduto, conclui-se que

Uma bomba centrífuga apresenta as seguintes especificações: carga manométrica = 8 m; vazão de operação = 50 l/min. Em uma indústria química, o engenheiro realizou a associação de duas dessas bombas em série. Nessas condições, a carga manométrica, em m, e a vazão de operação, em l/min, são, respectivamente, iguais a:

O módulo de elasticidade volumétrica avalia a variação de volume que sofre um fluido quando submetido a uma variação de pressão.

Para um gás submetido à alta pressão (superior a 15 atm), o fator de compressibilidade, necessariamente menor que um, é função tanto da pressão como da temperatura.

Existem métodos para estimar o calor latente de vaporização de um líquido puro em qualquer temperatura a partir de um valor conhecido em uma dada temperatura.

Um tanque de plástico tem massa 8,2 kg e volume de 0,19m³. Qual o peso deste tanque quando ele está cheio de água líquida a 25°C.

Dados: 𝝆𝑯_𝟐𝑶 = 𝟗𝟗𝟕𝒌𝒈𝒎^−𝟑 , 𝒈 = 𝟗, 𝟖𝟎𝟔𝟔𝒎𝒔⁻²