Balanço de energia

Balanço de energia

(Parte 1 de 3)

UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA.

CENTRO DE TECNOLOGIA.

DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA QUÍMICA E DE ALIMENTOS.

PROCESSOS UNITÁRIOS I.

BALANÇO DE ENERGIA

Agosto/ 2009

SUMÁRIO

Introdução

1. Conceitos de B.E.

2. Formas de Energia

3. Balanço Macroscópico de Energia

4. Equação Geral do B.E.

5. B.E. para Sistemas Fechados Estacionários

6. B.E. para Sistemas Fechados Não-estacionários

7. B.E. para sistemas Abertos Estacionários

8. B.E. para sistemas Abertos Não-estacionários

INTRODUÇÃO

Quanta potência é necessária para bombear 1250 gal/min de água a partir de um tanque para outra unidade de processo?

Quanto carvão deve ser queimado por dia para produzir calor suficiente para gerar vapor para movimentar as turbinas para produzir eletricidade suficiente para satisfazer as necessidades de uma população de 50.000 habitantes?

Problemas como esses, e tantos outros presentes na indústria química podem ser solucionados a partir da formulação e aplicação de balanços de energia.

Esses balanços são muito importantes na indústria, como no primeiro caso, em que a partir dele se encontra a potência a fim de se escolher o melhor equipamento a ser empregado no processo.

1. Conceitos de Balanço de Energia

1.1. Sistema

È a quantidade de matéria ou região no espaço rodeada por uma fronteira e escolhida para ser estudada.

1.2. Fronteira

Separa o sistema das vizinhanças, e pode ser real ou imaginária, rígida ou móvel.

1.3. Vizinhanças

É tudo o que não faz parte do sistema e está do lado de fora da fronteira do sistema.

1.4. Sistema Aberto

É aquele que possui escoamento ocorrendo troca de massa com suas vizinhanças, seguida, ou não, de trocas de calor e trabalho.

1.5. Sistema Fechado

É um sistema que não realiza troca de massa com suas vizinhanças, pois não tem escoamento, mas calor e trabalho podem ser trocados.

1.6. Propriedade

São características do sistema. São exemplos de propriedades a pressão, temperatura, o volume, etc.

1.7. Estado

São as condições em que o sistema se encontra. È especificado por valores de temperatura, composição, pressão, etc.)

1.8. Estado Estacionário

As vazões de entrada e saída do sistema são iguais, não havendo acúmulo de massa. As propriedades são invariantes.

1.9. Estado Não-estacionário (ou Transiente)

As vazões de entrada e saída são diferentes, e a massa dentro do sistema não permanece constante e as propriedades variam.

1.10. Estado de Equilíbrio

Quando o sistema atinge o equilíbrio suas propriedades são invariantes, ou seja, forças motrizes internas não são mais presentes. Os equilíbrios podem ser térmicos, mecânicos, de fase e químicos.

1.11. Fase

É a parte (ou todo) do sistema fisicamente distinta e macroscopicamente homogênea, que possui composição fixa ou variável, como gás, líquido ou sólido.

1.12. Sistema Adiabático

É aquele que não realiza troca de calor com suas vizinhanças durante o processo. É um sistema termicamente isolado.

1.13. Sistema Isotérmico

Nesse sistema a temperatura se mantém invariante durante o processo.

1.14. Sistema Isobárico

É aquele que durante o processo a pressão se mantém constante.

1.15. Sistema Isocórico

É aquele que durante o processo tem o volume constante.

1.16. Variável de Estado (Função de Estado)

É qualquer variável (ou função) cujo valor depende somente do estado do sistema. Um exemplo de função de estado é a energia interna.

(Parte 1 de 3)

Comentários