Nas condições de operação presentes, a pressão parcial do hexano na corrente gasosa é
, e o hexano dissolvido no solvente de absorção é de
. A pressão total do sistema é de 1,5 atm e a temperatura é de
. O coeficiente de transferência de massa filme de líquido,
, é de
s , e o coeficiente de transferência de massa na fase gasosa,
, é de
.
b) Qual é a composição de hexano na interface gás-líquido, em termos de
? Resp.:
e
.
b) Qual é a composição de hexano na interface gás-líquido, em termos de
Passo 1
Vamos lá! Temos um exercício que envolve transferência de massa entre fases gasosa e líquida. Precisamos encontrar a composição de hexano na interface gás-líquido, ou seja, determinar
e
. Para isso, vamos utilizar conceitos de equilíbrio de fases e coeficientes de transferência de massa.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que cada dado representa:
-
: Esta é a relação de Henry, que relaciona a pressão parcial de hexano na fase gasosa ( ) com a concentração na fase líquida ( ). -
: Pressão parcial de hexano na corrente gasosa. -
: Fração molar de hexano no solvente de absorção. -
: Pressão total do sistema. -
: Temperatura. -
: Coeficiente de transferência de massa na fase líquida. -
: Coeficiente de transferência de massa na fase gasosa.
Vamos usar esses dados para encontrar
e
, que são as pressões parcial e a fração molar de hexano na interface gás-líquido.
Passo 3
Primeiro, aplicamos a Lei de Henry na interface:
Esta equação nos relaciona a pressão parcial de hexano na interface (
) com a fração molar na mesma interface (
).
Passo 4
Agora, vamos considerar a taxa de transferência de massa. Segundo a teoria das duas camadas, a taxa de transferência no filme gasoso é igual à taxa no filme líquido:
Aqui:
-
: Coeficiente de transferência na fase gasosa. -
: Pressão parcial de hexano na fase gasosa (fora da interface). -
: Pressão parcial de hexano na interface (o que queremos encontrar). -
: Coeficiente de transferência na fase líquida. -
: Fração molar de hexano na interface. -
: Fração molar de hexano na fase líquida (fora da interface).
Passo 5
Substituímos a relação da Lei de Henry na equação de transferência de massa:
Agora, temos uma equação com apenas uma incógnita,
.
Passo 6
Vamos substituir os valores conhecidos na equação:
Substituindo:
Passo 7
Agora, resolvemos a equação para
:
Multiplicando os coeficientes:
Reorganizando os termos:
Dividindo ambos os lados por 0,013:
Arredondando,
ou
.
Passo 8
Agora, utilizamos a Lei de Henry para encontrar
: