Disciplina de Fenômenos de Transporte

Universidade Federal da Paraíba

Departamento de Engenharia Química-CT

Disciplina de Fenômenos de Transporte 1                        Período 2017.2

Terceira Avaliação :  Trabalho em Grupo

Se tem que projetar uma planta de 250 m3/h de água deionizada que contém uma carga iônica equivalente a 1500 ppm de cátions e 700 ppm de aníons. A água deionizada deve sair a uma pressão de 3,5 bar.

O diagrama de fluxo do processo se descreve na Figura 1. Os cálculos que se fizeram para os leitos de troca catiônica e aniônica estão nas tabelas 2 e 3. Na Tabela 1 se presentam as informações de cada trecho.

Se pede:

1. Especificar os diâmetros da tubulação em cada trecho
2. Incluir no diagrama de fluxo as válvulas que julgue você necessárias
3. Calcular as perdidas de carga em cada trecho.
4. Inserir as bombas que se precisam especificando a potência nominal da bomba

Considere que o processo transcorre isotérmicamente.

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[pic 1]

Figura 1.  Diagrama de fluxo do processo de deionização da água industrial

Tabela 1. Dados dos trechos

Treco	Descrição	Comprimento	Cota (m)	Pressão	Vazão
m	inicio	fim	bar	m3/h
1	Água industrial	25	1	15
2	Água industrial	25	15	15
3	Água industrial	12	15	5
4	Água industrial	12	15	5
5	Água industrial	7	15	9
6	Solução HCl 35%	10	1,5	9
7	Solução HCl 3%	10	6	2
8	Água sem cations	15	2	7
9	Solução NaOH 50%	10	15	9
10	Solução NaOH 3%	10	1,5	9
11	Água deionizada	20	1,5	1,5	3,5	250

Tabela 2.  Leito catiônico

Resina catiônica: DOWEX MAC-3
Capacidade de troca	261,45	kg(CaCO3)/m3 de resina		Regeneração
Densidade bulk  da resina	750	kg/m3		HCL  5%
Capacidade de troca	196087,5	kg(CaCO3/kg resina)		velocidade HCL 3% (m/h)	5	m/hh
				vazão	62,5	m3/hh
Carga				kmoles de CaCO3 removidos	2,70E+02	Kmol CaCO3
Vazão água	250	m3/h		kmoles de HCl de troca	5,40E+02	kmol de HCl
concentração íons	1,50E+03	ppm CaCO3		massa de HCl	1,97E+04	kg de HCl
concentração cátions	1,50E-03	kg CaCO3/kg água		massa solução 5% de HCl	3,94E+05	kg solução 5% de HCl
Vazão mássica da água	250000	kg /h		volume solução % de HCl	375,4286	m3 solução 5% de HCl
Carga de cátions	3,75E+02	kg CaCO3/h
tempo ciclo (h)	72	h/ciclo		Lavado (água deionizada)
carga	2,70E+04	kg CaCO3 /ciclo		velocidade	10	m/h
				volume	1,41E+02	m3
Leito				vazão	125	m3/h
volume do leito (m3)	1,03E+02	m3
resina (kg)	7,75E+04	kg		HCL
				37	%	5%
velocidade água m/h	20			1,19	g/ml	1,05
Area do leito (m2)	12,5
Altura do leito  (m)	8,26E+00
Queda de pressão  (bar/m de leito)	0,3	bar/m de leito
Queda total	2,48E+00	bar

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Tabela 3. Leito aniônico

Resina aniônica : DOWEX WBA
Capacidade de troca	89,145	kg(CaCO3)/m3 de resina		Regeneração
Densidade bulk  da resina	640	kg/m3		NaOH  3%
Capacidade de troca	57052,8	kg(CaCO3/kg resina)		velocidade NaOH 3% (m/h)	5	m/hh
				vazão	31,25	m3/hh
Carga				kmoles de CaCO3 removidos	1,26E+02	Kmol CaCO3
Vazão água	250	m3/h		kmoles de NaOH de troca	2,52E+02	kmol de NaOH
concentração íons	7,00E+02	ppm CaCO3		masssa de NaOH	1,01E+04	kg de NaOH
concentração aníons	7,00E-04	kg CaCO3/kg água		massa solução 3% de NaOH	2,02E+05	kg solução 3% de NaOH
Vazão mássica da água	250000	kg /h		volume solução % de NaOH	196,4912	m3 solução 3% de NaOH
Carga de aníons	1,75E+02	kg CaCO3/h
tempo ciclo (h)	72	h/ciclo		Lavado (água deionizada)
carga	1,26E+04	kg CaCO3 /ciclo		velocidade	10	m/h
				volume	5,10E+02	m3
Leito				vazão	62,5	m3/h
volume do leito (m3)	1,41E+02	m3
resina (kg)	9,05E+04	kg		NaOH
				50	%	3%
velocidade água m/h	40			1,525	g/ml	1,026
Área do leito (m2)	6,25			762,7	g NaOH\L	31
Altura do leito  (m)	2,26E+01
Queda de pressão  (bar/m de leito)	0,5	bar/m de leito
Queda total	1,13E+01	bar