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Júpiter - Sistema de Gestão Acadêmica da Pró-Reitoria de Graduação


Escola Politécnica
 
Engenharia Química
 
Disciplina: PQI3103 - Conservação de Massa e Energia
Mass and Energy Conservation

Créditos Aula: 4
Créditos Trabalho: 0
Carga Horária Total: 60 h
Tipo: Semestral
Ativação: 01/01/2021 Desativação:

Objetivos
Apresentar métodos para elaboração de balanços materiais e energéticos em processos químicos simples e com múltiplas unidades, em sistemas reativos e não reativos. Aplicar as equações de conservação de massa e energia a processos em regime permanente e transiente. Apresentar a análise de graus de liberdade em processos químicos.
 
To discuss the methodology for the elaboration of mass and energy balances on single and multiple-unit processes for non-reacting and reacting systems. To develop material and energy balances on single-phase, steady-state and transient processes. To present the degrees-of-freedom analysis in chemical processes.
 
 
Docente(s) Responsável(eis)
2103415 - Antonio Carlos Silva Costa Teixeira
 
Programa Resumido
Processos químicos industriais. Fluxogramas e variáveis de processo. Sistema de unidades. Propriedades de interesse em processos químicos.

Balanços de massa total, por espécie química e por elemento químico em processos envolvendo unidades simples e múltiplas unidades. Análise de graus de liberdade. Aplicações a processos sem e com reações químicas. Aplicações a problemas em regime permanente e transiente.

Balanço de energia em sistemas abertos e fechados, sem e com reações químicas. Análise de graus de liberdade. Propriedades termodinâmicas de vapor d’água. Balanços de massa e energia em processos em regime transiente monofásicos sem reação química.

Industrial chemical processes. Flowcharts and process variables. Systems of units. Physical properties of interest in chemical processes.
 
Material balance calculations. Mass balances on single and multiple-unit processes. Degrees-of-freedom analysis. Material balances on non-reacting and reacting processes. Element balances. Material balances on steady-state and transient processes. Steady-state energy balance on open and closed systems, non-reacting and reacting processes. Degrees-of-freedom analysis. Thermodynamic data tables. Mass and energy balances on single-phase, non-reacting transient processes.
 
 
Programa
1. Introdução. Conceituação de processos industriais. Fluxogramas de processo.
2. Variáveis de processo e sua medida. Unidades. Conversão de unidades. Algumas propriedades físicas de gases, vapores, líquidos e sólidos de interesse para a elaboração de balanços. Fontes de dados.
3. Sistemas, fronteira e volume de controle, ou contorno para elaboração de balanços de massa e de energia. Equação geral de conservação. Balanços de massa: formulação geral. Balanços de massa em processos com uma única unidade em estado estacionário. Análise de graus de liberdade.
4. Balanços de massa em processos com múltiplas unidades em estado estacionário. Correntes de reciclo, “by-pass” e purga. Análise de graus de liberdade.
5. Balanço material em processos com reações químicas em estado estacionário. Balanços por elemento químico.
6. Balanço material em processos em regime transiente.
7. Balanço de energia em sistemas abertos e fechados em estado estacionário. Propriedades termodinâmicas de vapor d’água. Aplicações.
8. Balanço de energia em processos com reações químicas em estado estacionário.
9. Aplicações de balanços de massa e energia em processos em regime transiente monofásicos sem reação química.
 
1. Introduction. General concept of industrial processes and examples of chemical processes. Flowcharts. 2. Process variables and measurement. Systems of units and conversion of units. Physical properties of gases, vapors, liquids and solids of interest. Data sources. 3. Systems, border and control volume, or contour for the elaboration of energy and mass balances. The general conservation equation. Steady-state material balance calculations on single unit processes. Degrees-of-freedom analysis. 4. Steady-state mass balances on multiple-unit processes. Recycle, by-pass and purge. Degrees-of-freedom analysis. 5. Steady-state material balances on reacting processes. Element balances. 6. Material balances on transient processes. 7. Steady-state energy balance on non-reacting, open and closed systems. Thermodynamic data tables. Examples. 8. Steady-state energy balance on reacting processes. 9. Examples of mass and energy balances on single-phase, non-reacting transient processes.
 
 
Avaliação
     
Método
3 provas (P1, P2, P3)
Critério
Média final M >= 5,0, em que M = (P1 + 1,5 P2 + 1,5 P3)/4
Norma de Recuperação
Uma prova de recuperação
 
Bibliografia
     
FELDER, R.M., ROUSSEAU, R.W. Princípios Elementares dos Processos Químicos. Trad. da 3ª. Ed. Editora LTC, Rio de Janeiro, 2005.

HIMMELBLAU, D.M. RIGGS, J.B. Engenharia Química - Princípios e Cálculos. Trad. da 7ª. Ed. Editora LTC, Rio de Janeiro, 2006.

REKLAITIS, G.V. Introduction to Material and Energy Balances. J. Wiley, New York, 1983.
 

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