O documento descreve os principais conceitos e métodos para análise de destilação, incluindo: (1) componentes básicos de uma coluna de destilação, (2) objetivo da destilação, (3) método de McCabe-Thiele para determinar número de estágios, (4) equações que representam linhas de operação e (5) influência da condição da alimentação.
O documento descreve diferentes tipos de destilação flash, incluindo: (1) destilação flash simples em um estágio, (2) aplicações de destilação flash como tratamento de correntes de processo, e (3) equações fundamentais e métodos gráficos para determinar as composições das correntes de saída em destilação flash isotérmica para misturas binárias.
O documento discute o balanço de energia em sistemas químicos e industriais. Aborda conceitos como formas de energia (cinética, potencial, interna), trabalho e calor. Explica como medir e calcular essas grandezas e aplicá-las para analisar processos como bombeamento, reações químicas e geração de vapor.
Este documento apresenta um resumo sobre operações unitárias em engenharia química. Discute conceitos e aplicações de absorção/desorção, destilação e adsorção/desorção, descrevendo os princípios, equipamentos e usos industriais dessas operações.
Coeficiente de difusão do argônio em H2georgecalian
1) O documento determina o coeficiente de difusão do argônio em H2 a 15°C e 1 atm usando diferentes métodos.
2) A aplicação direta da equação original resultou em um desvio de 207,1% em relação ao valor experimental.
3) A correlação de Wilke-Lee, usando propriedades referenciadas à temperatura normal de ebulição, teve o melhor desempenho com desvio de apenas 1,16%.
O documento descreve os principais conceitos e processos relacionados à destilação. A destilação é um processo de separação que se baseia nas diferenças de volatilidade entre os componentes de uma mistura líquida, sendo capaz de separá-los através da adição de calor e do equilíbrio entre as fases líquida e vapor. Os principais conceitos abordados incluem pressão de vapor, volatilidade, equilíbrio de fases e diagramas de equilíbrio.
O documento descreve conceitos básicos de equilíbrio líquido-vapor para misturas binárias ideais, incluindo:
1) Leis de Dalton e Raoult que regem o equilíbrio;
2) Construção de diagramas de equilíbrio temperatura vs composição;
3) Tipos de destilação como diferencial e flash.
O documento discute modelos para o coeficiente de atividade em soluções. Ele explica que (1) a fugacidade é uma medida da tendência de uma substância escapar de uma fase e depende do estado de referência escolhido, (2) para a fase líquida, soluções ideais são usadas como estado de referência de acordo com as leis de Lewis-Randall e Henry, (3) o coeficiente de atividade quantifica quão ativa uma substância é em comparação ao estado de referência.
O documento descreve o processo de absorção gasosa, no qual um componente solúvel é transferido da fase gasosa para uma fase líquida absorvente. Apresenta as aplicações do processo com e sem reação química e descreve o funcionamento de uma coluna de absorção em contracorrente, incluindo balanços de massa.
O documento descreve diferentes tipos de destilação flash, incluindo: (1) destilação flash simples em um estágio, (2) aplicações de destilação flash como tratamento de correntes de processo, e (3) equações fundamentais e métodos gráficos para determinar as composições das correntes de saída em destilação flash isotérmica para misturas binárias.
O documento discute o balanço de energia em sistemas químicos e industriais. Aborda conceitos como formas de energia (cinética, potencial, interna), trabalho e calor. Explica como medir e calcular essas grandezas e aplicá-las para analisar processos como bombeamento, reações químicas e geração de vapor.
Este documento apresenta um resumo sobre operações unitárias em engenharia química. Discute conceitos e aplicações de absorção/desorção, destilação e adsorção/desorção, descrevendo os princípios, equipamentos e usos industriais dessas operações.
Coeficiente de difusão do argônio em H2georgecalian
1) O documento determina o coeficiente de difusão do argônio em H2 a 15°C e 1 atm usando diferentes métodos.
2) A aplicação direta da equação original resultou em um desvio de 207,1% em relação ao valor experimental.
3) A correlação de Wilke-Lee, usando propriedades referenciadas à temperatura normal de ebulição, teve o melhor desempenho com desvio de apenas 1,16%.
O documento descreve os principais conceitos e processos relacionados à destilação. A destilação é um processo de separação que se baseia nas diferenças de volatilidade entre os componentes de uma mistura líquida, sendo capaz de separá-los através da adição de calor e do equilíbrio entre as fases líquida e vapor. Os principais conceitos abordados incluem pressão de vapor, volatilidade, equilíbrio de fases e diagramas de equilíbrio.
O documento descreve conceitos básicos de equilíbrio líquido-vapor para misturas binárias ideais, incluindo:
1) Leis de Dalton e Raoult que regem o equilíbrio;
2) Construção de diagramas de equilíbrio temperatura vs composição;
3) Tipos de destilação como diferencial e flash.
O documento discute modelos para o coeficiente de atividade em soluções. Ele explica que (1) a fugacidade é uma medida da tendência de uma substância escapar de uma fase e depende do estado de referência escolhido, (2) para a fase líquida, soluções ideais são usadas como estado de referência de acordo com as leis de Lewis-Randall e Henry, (3) o coeficiente de atividade quantifica quão ativa uma substância é em comparação ao estado de referência.
O documento descreve o processo de absorção gasosa, no qual um componente solúvel é transferido da fase gasosa para uma fase líquida absorvente. Apresenta as aplicações do processo com e sem reação química e descreve o funcionamento de uma coluna de absorção em contracorrente, incluindo balanços de massa.
O documento apresenta uma lista de exercícios sobre tensão superficial e efeitos de interface. Os exercícios envolvem cálculos de tensão superficial em diferentes unidades, determinação de energia necessária para aumentar áreas superficiais, cálculo de diferenças de pressão em gotas, efeitos da dimensão de gotas na pressão de vapor, ascensão capilar em tubos, e conversão de unidades de tensão superficial.
1) O documento descreve os modelos matemáticos para reatores contínuos em série e/ou paralelo para reações de primeira e segunda ordem. 2) Reatores em série fornecem a mesma conversão que um único reator de volume total igual à soma dos volumes individuais. 3) A eficiência máxima de reatores em paralelo exige que o tempo de residência seja igual em todos os reatores.
O documento discute os conceitos fundamentais da destilação como um processo unitário de separação. A destilação é definida como uma operação que visa separar os componentes de uma fase líquida através de sua vaporização parcial, onde os vapores são mais ricos nos componentes mais voláteis do que no líquido. O processo de destilação é descrito como ocorrendo em estágios onde duas correntes (líquido e vapor) entram em contato para produzir correntes com composições diferentes. Curvas de equilíbrio podem ser us
Aula 4. balanço de massa com reação químicaLéyah Matheus
Este documento discute conceitos importantes de balanço de massa em processos químicos com reações, incluindo: 1) estequiometria de reações químicas; 2) reagente limitante versus em excesso; 3) conversão fracional e extensão da reação. Além disso, aborda reações múltiplas, rendimento e seletividade de processos químicos.
O documento apresenta vários exercícios de psicometria envolvendo cálculos de carga térmica, entalpia e temperatura de misturas de ar em diferentes condições. Os exercícios abordam cálculos para resfriamento e aquecimento de ar, desumidificação, mistura de fluxos de ar e condensação sobre dutos.
O documento apresenta uma apostila sobre cálculo de reatores químicos. Discute a classificação de reatores em termos de escala, natureza das fases, modo de operação e comportamento. Descreve os principais tipos de reatores como batelada, de mistura perfeita, tubular e de fluxo oscilatório. Apresenta conceitos sobre projeto de reatores simples e para reações paralelas.
O documento descreve o processo de cristalização, incluindo suas aplicações industriais. A cristalização é uma operação unitária antiga de separação de sólido-líquido baseada na variação da solubilidade com a temperatura ou quantidade de solvente. Descreve os principais tipos de cristalização como arrefecimento, evaporação e drowning-out e seus equipamentos associados. Apresenta exemplos industriais como produção de sal, açúcar, fármacos e metais.
O documento introduz os principais conceitos da termodinâmica. Ele define termodinâmica como o estudo da conversão de calor em trabalho e traça sua origem histórica. Também descreve as leis da termodinâmica, abordagens macroscópica e microscópica, e aplicações industriais. Por fim, introduz conceitos-chave como sistema, propriedades de estado, equilíbrio e regra de fases de Gibbs.
1) O documento discute as propriedades dos gases, incluindo pressão, volume e temperatura. 2) Apresenta as leis de Boyle, Charles e Avogadro, que descrevem a relação entre pressão, volume e temperatura para gases ideais. 3) Discutem exemplos ilustrando como aplicar estas leis para calcular valores de pressão, volume e temperatura para diferentes gases.
Trabalho de reatores -Exercicios do fogler - reações multiplasRomário Ewerton
O documento discute projetos de reatores químicos, incluindo:
1) Tipos de reatores como tubulares e suas equações de balanço molar e projeto.
2) Reações químicas como simples, múltiplas, desejadas e indesejadas.
3) Seletividade e como maximizar produtos desejados em reações paralelas ou em série.
O documento discute o balanço de massa em processos industriais, apresentando: 1) A importância de se fazer uma análise inicial do problema antes de resolvê-lo; 2) O conceito de balanço de massa e suas equações; 3) Tipos de processos e balanços aplicáveis.
O documento apresenta conceitos fundamentais sobre balanços de massa em sistemas químicos, incluindo: (1) reações químicas e equações estequiométricas; (2) coeficientes estequiométricos e razões estequiométricas; (3) reagentes limites e em excesso. Além disso, aborda conceitos cinéticos como: (1) grau de conversão e completação; (2) seletividade e rendimento de reações.
1) O documento descreve os fundamentos de operação de colunas de destilação, incluindo o princípio do equilíbrio líquido-vapor e como as diferenças de volatilidade permitem a separação de componentes.
2) É apresentado um modelo matemático simplificado de uma coluna de destilação binária com várias hipóteses, como volatilidade relativa constante.
3) O modelo inclui equações de continuidade para descrever a acumulação e fluxos de líquido e vapor nos diferentes estágios da coluna.
1) O documento discute os processos de decantação e sedimentação para separar sólidos de suspensões. 2) A sedimentação ocorre quando partículas se separam de um líquido devido à gravidade. 3) A aplicação de agentes floculantes pode aumentar o tamanho e velocidade de sedimentação das partículas.
O documento descreve o processo de absorção, no qual um gás é removido seletivamente de uma mistura gasosa ao entrar em contato com um solvente líquido no qual é solúvel. Detalha os tipos de colunas usadas no processo, incluindo colunas de pratos perfurados e colunas com enchimento estruturado, e fatores a serem considerados na escolha do solvente e do tipo de coluna.
O documento discute os conceitos e tipos de destilação como um processo unitário de separação. A destilação é utilizada desde a era dos alquimistas para separar componentes de misturas líquidas. O documento define termos como temperatura de ebulição, ponto de bolha, equilíbrio líquido-vapor e fornece detalhes sobre destilação diferencial, destilação de equilíbrio, destilação fracionada e destilação azeotrópica.
1. O documento apresenta equações para modelar a transferência de calor em aletas. Inclui equações para aletas retangulares, cilíndricas e infinitamente longas.
2. São apresentadas condições de contorno para diferentes configurações de aletas e soluções para as equações diferenciais correspondentes.
3. O documento discute parâmetros que afetam a eficiência e efetividade de aletas, como condutividade térmica, geometria, coeficiente de transferência de calor.
Este relatório descreve experimentos realizados em um laboratório de engenharia química para estudar processos adsortivos. Os objetivos foram analisar o equilíbrio e a cinética de adsorção de um corante em solução aquosa usando carvão ativado como adsorvente. Os resultados incluem isotermas de adsorção, parâmetros cinéticos e um modelo matemático para descrever o processo em batelada.
1. O documento descreve o método de McCabe-Thiele para projetar torres de destilação binárias.
2. O método usa balanços de massa em cada estágio para derivar linhas de operação que representam a separação dos componentes.
3. Isto permite determinar o número mínimo de estágios e as composições nos estágios para atingir as especificações de destilado e produto de fundo.
O documento descreve o método gráfico de McCabe-Thiele para projetar colunas de destilação binária. Ele apresenta os conceitos de linhas de operação para as seções de retificação e stripping, balanços de massa na coluna, e como traçar a curva de equilíbrio no diagrama de McCabe-Thiele para determinar o número mínimo de estágios.
O documento apresenta uma lista de exercícios sobre tensão superficial e efeitos de interface. Os exercícios envolvem cálculos de tensão superficial em diferentes unidades, determinação de energia necessária para aumentar áreas superficiais, cálculo de diferenças de pressão em gotas, efeitos da dimensão de gotas na pressão de vapor, ascensão capilar em tubos, e conversão de unidades de tensão superficial.
1) O documento descreve os modelos matemáticos para reatores contínuos em série e/ou paralelo para reações de primeira e segunda ordem. 2) Reatores em série fornecem a mesma conversão que um único reator de volume total igual à soma dos volumes individuais. 3) A eficiência máxima de reatores em paralelo exige que o tempo de residência seja igual em todos os reatores.
O documento discute os conceitos fundamentais da destilação como um processo unitário de separação. A destilação é definida como uma operação que visa separar os componentes de uma fase líquida através de sua vaporização parcial, onde os vapores são mais ricos nos componentes mais voláteis do que no líquido. O processo de destilação é descrito como ocorrendo em estágios onde duas correntes (líquido e vapor) entram em contato para produzir correntes com composições diferentes. Curvas de equilíbrio podem ser us
Aula 4. balanço de massa com reação químicaLéyah Matheus
Este documento discute conceitos importantes de balanço de massa em processos químicos com reações, incluindo: 1) estequiometria de reações químicas; 2) reagente limitante versus em excesso; 3) conversão fracional e extensão da reação. Além disso, aborda reações múltiplas, rendimento e seletividade de processos químicos.
O documento apresenta vários exercícios de psicometria envolvendo cálculos de carga térmica, entalpia e temperatura de misturas de ar em diferentes condições. Os exercícios abordam cálculos para resfriamento e aquecimento de ar, desumidificação, mistura de fluxos de ar e condensação sobre dutos.
O documento apresenta uma apostila sobre cálculo de reatores químicos. Discute a classificação de reatores em termos de escala, natureza das fases, modo de operação e comportamento. Descreve os principais tipos de reatores como batelada, de mistura perfeita, tubular e de fluxo oscilatório. Apresenta conceitos sobre projeto de reatores simples e para reações paralelas.
O documento descreve o processo de cristalização, incluindo suas aplicações industriais. A cristalização é uma operação unitária antiga de separação de sólido-líquido baseada na variação da solubilidade com a temperatura ou quantidade de solvente. Descreve os principais tipos de cristalização como arrefecimento, evaporação e drowning-out e seus equipamentos associados. Apresenta exemplos industriais como produção de sal, açúcar, fármacos e metais.
O documento introduz os principais conceitos da termodinâmica. Ele define termodinâmica como o estudo da conversão de calor em trabalho e traça sua origem histórica. Também descreve as leis da termodinâmica, abordagens macroscópica e microscópica, e aplicações industriais. Por fim, introduz conceitos-chave como sistema, propriedades de estado, equilíbrio e regra de fases de Gibbs.
1) O documento discute as propriedades dos gases, incluindo pressão, volume e temperatura. 2) Apresenta as leis de Boyle, Charles e Avogadro, que descrevem a relação entre pressão, volume e temperatura para gases ideais. 3) Discutem exemplos ilustrando como aplicar estas leis para calcular valores de pressão, volume e temperatura para diferentes gases.
Trabalho de reatores -Exercicios do fogler - reações multiplasRomário Ewerton
O documento discute projetos de reatores químicos, incluindo:
1) Tipos de reatores como tubulares e suas equações de balanço molar e projeto.
2) Reações químicas como simples, múltiplas, desejadas e indesejadas.
3) Seletividade e como maximizar produtos desejados em reações paralelas ou em série.
O documento discute o balanço de massa em processos industriais, apresentando: 1) A importância de se fazer uma análise inicial do problema antes de resolvê-lo; 2) O conceito de balanço de massa e suas equações; 3) Tipos de processos e balanços aplicáveis.
O documento apresenta conceitos fundamentais sobre balanços de massa em sistemas químicos, incluindo: (1) reações químicas e equações estequiométricas; (2) coeficientes estequiométricos e razões estequiométricas; (3) reagentes limites e em excesso. Além disso, aborda conceitos cinéticos como: (1) grau de conversão e completação; (2) seletividade e rendimento de reações.
1) O documento descreve os fundamentos de operação de colunas de destilação, incluindo o princípio do equilíbrio líquido-vapor e como as diferenças de volatilidade permitem a separação de componentes.
2) É apresentado um modelo matemático simplificado de uma coluna de destilação binária com várias hipóteses, como volatilidade relativa constante.
3) O modelo inclui equações de continuidade para descrever a acumulação e fluxos de líquido e vapor nos diferentes estágios da coluna.
1) O documento discute os processos de decantação e sedimentação para separar sólidos de suspensões. 2) A sedimentação ocorre quando partículas se separam de um líquido devido à gravidade. 3) A aplicação de agentes floculantes pode aumentar o tamanho e velocidade de sedimentação das partículas.
O documento descreve o processo de absorção, no qual um gás é removido seletivamente de uma mistura gasosa ao entrar em contato com um solvente líquido no qual é solúvel. Detalha os tipos de colunas usadas no processo, incluindo colunas de pratos perfurados e colunas com enchimento estruturado, e fatores a serem considerados na escolha do solvente e do tipo de coluna.
O documento discute os conceitos e tipos de destilação como um processo unitário de separação. A destilação é utilizada desde a era dos alquimistas para separar componentes de misturas líquidas. O documento define termos como temperatura de ebulição, ponto de bolha, equilíbrio líquido-vapor e fornece detalhes sobre destilação diferencial, destilação de equilíbrio, destilação fracionada e destilação azeotrópica.
1. O documento apresenta equações para modelar a transferência de calor em aletas. Inclui equações para aletas retangulares, cilíndricas e infinitamente longas.
2. São apresentadas condições de contorno para diferentes configurações de aletas e soluções para as equações diferenciais correspondentes.
3. O documento discute parâmetros que afetam a eficiência e efetividade de aletas, como condutividade térmica, geometria, coeficiente de transferência de calor.
Este relatório descreve experimentos realizados em um laboratório de engenharia química para estudar processos adsortivos. Os objetivos foram analisar o equilíbrio e a cinética de adsorção de um corante em solução aquosa usando carvão ativado como adsorvente. Os resultados incluem isotermas de adsorção, parâmetros cinéticos e um modelo matemático para descrever o processo em batelada.
1. O documento descreve o método de McCabe-Thiele para projetar torres de destilação binárias.
2. O método usa balanços de massa em cada estágio para derivar linhas de operação que representam a separação dos componentes.
3. Isto permite determinar o número mínimo de estágios e as composições nos estágios para atingir as especificações de destilado e produto de fundo.
O documento descreve o método gráfico de McCabe-Thiele para projetar colunas de destilação binária. Ele apresenta os conceitos de linhas de operação para as seções de retificação e stripping, balanços de massa na coluna, e como traçar a curva de equilíbrio no diagrama de McCabe-Thiele para determinar o número mínimo de estágios.
1) O documento discute o método McCabe-Thiele para projeto de colunas de destilação, incluindo a construção gráfica, determinação do número mínimo de estágios e refluxo mínimo.
2) São apresentados exemplos de como traçar a linha de alimentação para diferentes tipos de alimentação e como determinar o número de estágios e a composição do resíduo.
3) O exemplo final mostra a solução completa para um caso prático de separação de benzeno e tolueno usando o método de McCabe-Thiele
O documento discute princípios de conservação da massa, momento e energia para escoamentos em tubulações e dispositivos. Apresenta a equação de Bernoulli para escoamentos incompressíveis e o conceito de número de Reynolds para escoamentos laminar e turbulento. Explica os tipos de arrasto em objetos em movimento em um fluido.
A alimentação é uma mistura de líquido e vapor saturados, pois o fluxo de líquido aumenta na zona de empobrecimento enquanto o fluxo de vapor aumenta na zona de enriquecimento.
(1) O documento discute propriedades termodinâmicas de sistemas simples compressíveis e substâncias puras, incluindo suas relações pressão-volume-temperatura e mudanças de fase. (2) Apresenta diagramas como p-v-T, fases, p-v e T-v para ilustrar essas propriedades e relações. (3) Explica como obter propriedades como volume específico e entalpia por meio de tabelas e interpolação linear.
O documento descreve a equação de Bernoulli para fluidos ideais. A equação relaciona a energia total de um fluido em escoamento permanente, incompressível e sem atrito em termos de pressão, velocidade e altitude. Exemplos numéricos ilustram como calcular perdas de carga e pressões em diferentes seções usando a equação de Bernoulli.
O documento apresenta fórmulas e conceitos relacionados ao cálculo de perdas de carga em sistemas de tubulações. São definidos termos como raio hidráulico, diâmetro hidráulico e apresentadas equações como a de Bernoulli e Hagen-Poiseuille. São descritas perdas de carga distribuídas e localizadas e apresentadas fórmulas para cálculo de perdas de carga em diferentes regimes de escoamento e tipos de tubulação.
Este documento apresenta um estudo de um conversor CC-CC do tipo buck-boost operando no modo de condução contínua. Primeiro, as equações de estado do conversor são derivadas usando a corrente no indutor e a tensão no capacitor como variáveis de estado. Em seguida, os pontos de equilíbrio do sistema são analisados para cada etapa de funcionamento. Por fim, um modelo linearizado é obtido para desenvolver esquemas de controle linear.
1) O documento apresenta os procedimentos para construção de linhas de influência de esforços em estruturas isostáticas submetidas a carregamentos móveis. 2) Linhas de influência mostram como esforços variam com a posição de uma carga móvel. 3) Os procedimentos são aplicados a vigas biapoiadas, vigas em balanço e vigas Gerber.
O documento discute três tipos de transformações geométricas na reta: translação, simetria central e homotetia. A translação é uma transformação que conserva distâncias, enquanto a composição de simetrias resulta em uma translação. A homotetia é outro tipo de transformação afim na reta.
O documento descreve os fundamentos do escoamento em condutos forçados. Aborda conceitos como regimes de escoamento laminar e turbulento, equação de Bernoulli aplicada a fluidos reais, perdas de carga contínuas e localizadas. Explica a experiência de Reynolds que caracterizou os diferentes regimes de escoamento e introduziu o número de Reynolds.
Este documento apresenta os conceitos de linha de energia e perda de carga em tubulações. Fornece três equações para calcular a perda de carga distribuída (de Hazen-Williams, Flamant e Darcy-Weisbach) e discute propriedades da linha de energia e linha piezométrica. O exercício proposto pede para calcular a perda de carga em uma tubulação usando estas três equações.
Aula 13. Transferência de Massa entre Fases.pdfRenatoGuimares37
O documento discute a transferência de massa entre fases, apresentando a teoria das duas resistências e conceitos como coeficientes convectivos individuais e globais de transferência de massa, relações de equilíbrio na interface e fatores que controlam o processo.
A equação de Bernoulli é aplicada para calcular a vazão de água escoando em um Venturi. A carga total é constante entre as seções de entrada e garganta do Venturi, permitindo relacionar a diferença de pressão medida ao manômetro com a diferença de velocidades nas seções.
O documento discute escoamento interno de fluidos, perda de carga em tubulações e trocadores de calor. Ele descreve como calcular perda de carga considerando atrito, como determinar taxa de transferência de calor em aletas e a importância do número de unidades térmicas e da efetividade para o projeto de trocadores.
Uma transformação cíclica de um gás envolve uma sequência de transformações que retorna o gás ao seu estado inicial de pressão, temperatura e volume. O documento descreve um ciclo ABCDA de um gás, incluindo as etapas de expansão e compressão isobárica e transformações isocóricas, além de explicar a relação entre trabalho e calor em um processo cíclico.
Este documento descreve um experimento para determinar a curva de carga total em função da vazão total para uma associação em paralelo de duas bombas. O experimento mede as pressões e rotações nas entradas e saídas de cada bomba e usa essas medições para calcular a carga total e vazão total através de balanços de energia. Os resultados experimentais serão comparados a dados de catálogo para validar o experimento.
Este documento discute o comportamento de estacas sob ações horizontais utilizando o modelo de Winkler. Apresenta soluções analíticas para estacas rígidas, semi-flexíveis e flexíveis em meios com rigidez constante ou variável, e discute parâmetros que influenciam o comportamento como a rigidez do solo e do comprimento da estaca.
2. Destilação
Uma coluna de destilação consiste basicamente em:
• Coluna propriamente dita, com a finalidade de promover o contato entre as fases
líquido e vapor;
• Um condensador total para produzir um refluxo e um destilado líquido.
• Um refervedor parcial para produzir uma corrente de vapor na base da coluna.
• Um estágio intermediário de alimentação.
O objetivo da destilação:
Produzir um destilado rico no componente
leve e um produto de fundo rico no
componente mais pesado.
3. Destilação
F Vazão de alimentação
zF composição molar da alimentação
P Pressão de operação da coluna (admita uniforme na coluna)
Condição de fase da alimentação
Dados de equilíbrio líquido-vapor
Tipo de condensador (total ou parcial)
xD Composição molar do destilado
xB Composição molar do produto de base
R/Rmin Relação do refluxo com o refluxo mínimo
Geralmente, em uma separação por destilação conhecemos:
4. Destilação
D Vazão de destilado
B Vazão de produto de base
Nmin Número mínimo de estágios de equilíbrio
Rmin Razão de refluxo mínimo
R Razão de refluxo
Razão de ebulição
N Número de estágios de equilíbrio
Localização ótima do estágio de alimentação
Composições de líquido e vapor em cada estágio
Geralmente, precisamos obter as seguintes informações:
5. Método de McCabe-Thiele
Método gráfico empregado para a determinação do número de estágios teóricos
requeridos para promover a separação de uma dada mistura binária.
Balanço de massa em um estágio de equilíbrio
Global:
Por componente:
nnnn LVLV 11
nnnnnnnn xLyVxLyV 1111
As composições e estão em equilíbrio a (temperatura no prato n).ny nx nT
7. Método de McCabe-Thiele
Coluna de destilação
Balanço Global:
Para o componente leve:
BDF
BDF BxDxFz
F, zF
D, xD
B, xB
8. Método de McCabe-Thiele
Seção de retificação: Seção da coluna localizada acima do prato de alimentação.
Balanço global:
DLV nn 1
Balanço por componente:
Dnnnn DxxLyV 11
9. Método de McCabe-Thiele
Resolvendo para
DLV nn 1
Dnnnn DxxLyV 11
1ny
D
n
n
n
n
n x
V
D
x
V
L
y
11
1
Como
D
n
n
n
n
n x
DL
D
x
DL
L
y
1 D
n
n
n
n
n x
DL
x
DL
DL
y
1/
1
1/
/
1
Dnn x
R
x
R
R
y
1
1
1
1
Onde R representa a razão de refluxo
D
Ln
Linha de operação para a seção
de retificação
10. Método de McCabe-Thiele
Dnn x
R
x
R
R
y
1
1
1
1
- Sendo a razão de refluxo R constante, esta equação representa uma reta no
diagrama yx, conhecida como reta de operação da seção de retificação.
Condição de fluxo molar constante: Ln = Ln-1 = L e Vn = Vn+1 = V
•Os dois componentes têm entalpias de vaporização praticamente iguais, de
forma que cada mol de componente mais volátil que condensa na fase vapor
fornece a energia necessária para vaporizar 1 mol do componente mais volátil na
fase líquida.
•Efeitos de entalpia de mistura e de transferência de calor sensível entre as fases
são desprezados.
•A coluna é bem isolada de modo que a perda de calor é desprezível.
•A pressão na coluna é uniforme
11. Método de McCabe-Thiele
Dnn x
R
x
R
R
y
1
1
1
1
- Esta reta intercepta a linha x=y no ponto x = xD
- A inclinação desta reta é dada por R/(R+1) ou Ln/Vn+1
- Esta reta intercepta o eixo y (x = 0) no ponto xD/(R+1)
13. Método de McCabe-Thiele
Seção de esgotamento: Seção da coluna localizada abaixo do prato de alimentação.
Balanço global:
BVL mm 1
Balanço por componente:
Bmmmm BxyVxL 11
14. Método de McCabe-Thiele
Resolvendo para 1my
B
m
m
m
m
m x
V
B
x
V
L
y
11
1
Bmmmm BxyVxL 11
- Assumindo-se fluxo molar constante no interior da coluna, esta equação
representa uma reta no diagrama yx, conhecida como reta de operação da
seção de esgotamento.
- Esta reta intercepta a linha x=y no ponto x = xB
- A inclinação desta reta é dada por
- Esta reta intercepta o eixo y (x = 0) no ponto
1m
m
V
L
B
m
x
V
B
1
17. Método de McCabe-Thiele
Influência da condição da alimentação na coluna: análise geral
A condição da alimentação que entra na coluna determina a relação entre os fluxos
molares de vapor e líquido nas seções de retificação e esgotamento.
F
L
V V
VL F L
Líquido sub-resfriado
F
L
V
V V
L F L
Líquido no Ponto de Bolha
F
L
V
V VF V
L L LF
Parcialmente Vaporizado
18. Método de McCabe-Thiele
Influência da condição da alimentação na coluna: Análise geral
F
L
V
V F V
L L
Vapor no Ponto de Orvalho
F
L
V
V F V
L L
Vapor Superaquecido
19. Método de McCabe-Thiele
A “equação da linha-q”: Equação de reta que define o ponto de interseção entre as
linhas de operação das seções de retificação e esgotamento.
Do balanço de massa para um componente nas seções de retificação e
esgotamento temos as seguintes relações:
Bmm BxxLyV 1
Dnnn DxxLVy 1(R)
(E)
BBxxLyV
DDxLxVy (I)
(II)
Fazendo (I) – (II):
BD BxDxLLxVVy )()(
Como (balanço para um componente na coluna): BDF BxDxFz
Ficamos com a seguinte relação: FFzLLxVVy )()( (III)
20. Método de McCabe-Thiele
Aplicando um balanço global no prato de alimentação da coluna:
)1(1
q
z
x
q
q
y F
Equação da linha q
FFzLLxVVy )()( (III)
L
L
V
V
F
VLVLF
)()( LLFVV (IV)
Combinando (III) com (IV) obtemos:
Onde:
F
LL
q
21. Método de McCabe-Thiele
)1(1
q
z
x
q
q
y F
- Esta reta intercepta a linha x=y no ponto x = zF
- A inclinação desta reta é dada por e define a interseção das linhas de
operação das seções de enriquecimento e esgotamento.
1q
q
F
LL
q
Representa o número de mols de líquido saturado produzido
no prato de alimentação por mol de alimentação introduzida na
coluna.
Observe que se a alimentação é uma mistura líquido-vapor q representa a fração
de líquido na alimentação
22. Método de McCabe-Thiele
F
LL
q
Combinando a equação acima com a equação (IV):
qFLL
Observe que:
-se q = 1, a alimentação consiste em líquido saturado;
-Se q = 0 a alimentação consiste em vapor saturado
FqVV )1(
V L
LV
25. Método de McCabe-Thiele
OBS: Visto que a magnitude de q está relacionada com as condições térmicas da
alimentação, q pode ser determinado por meio de um balanço de massa e energia
em torno do prato de alimentação.
L
L
V
V
F
VLVLF VHhLHVLhFh
VLVLF (BM)
(BE)
Assumindo que e que , combinando as equações acima
e substituindo o resultado na definição de q, temos a seguinte relação:
LL hh VV
HH
LV
FV
hH
hH
q
26. Método de McCabe-Thiele
LV
FV
hH
hH
q
- HV é a entalpia do vapor saturado;
- hF é a entalpia da alimentação nas condições de entrada na coluna;
- hL é a entalpia do líquido saturado.
Observe que o termo que aparece no denominador (HV – hL) corresponde ao calor
latente molar de vaporização da alimentação (λ);
O termo que aparece no numerador representa a quantidade de calor que deve
ser fornecida para vaporizar 1 mol da corrente de alimentação, podendo também
ser obtida pela relação abaixo:
)()()( FBpLFLLVFV TTchhhHhH
- cpL é o calor específico molar da alimentação líquida;
- TB e TF são respectivamente a temperatura do ponto de bolha da alimentação e
a temperatura da alimentação.
27. Método de McCabe-Thiele
Observe que o a relação anterior para o cálculo de q não se aplica para vapor
superaquecido. Neste caso a relação apresenta a seguinte forma:
)( OFpV TTc
q
- cpV é o calor específico molar da alimentação (vapor superaquecido);
- TO e TF são respectivamente a temperatura do ponto de orvalho da alimentação
e a temperatura da alimentação.