Antes de ser liquefeito o ar deve ser seco através de seu contato com o adsorvente silica gel.
ar que entra no secador possui
e deve ser seco até um atingir
. Utilizando os dados de equilibrio fornecidos abaixo, calculo a quantidade de sílica gel,
, necessária para realizar a secagem em um único estágio de equilibrio.
Tabela: Dados de equilibrio para o sistema água-silica gel
0,00016
0,012
0,0005
0,029
0,001
0,044
0,0015
0,060
0,002
0,074
0,0025
0,086
0,003
0,092
Tabela: Dados de equilibrio para o sistema água-silica gel
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0,00016 | 0,012 |
0,0005 | 0,029 |
0,001 | 0,044 |
0,0015 | 0,060 |
0,002 | 0,074 |
0,0025 | 0,086 |
0,003 | 0,092 |
Passo 1
Primeiro, vamos resumir o que a questão está pedindo e identificar os conceitos que vamos usar para resolver.
Enunciado resumido:
Queremos descobrir quanto de sílica gel (em kg por kg de ar seco) é necessário para secar o ar que está sendo processado. O ar entra com uma umidade de 0,003 kg de água por kg de ar seco e precisa sair com apenas 0,0005 kg de água por kg de ar seco. Para isso, usamos uma tabela que relaciona a quantidade de água no ar com a quantidade de água que a sílica gel pode absorver em equilíbrio.
Queremos descobrir quanto de sílica gel (em kg por kg de ar seco) é necessário para secar o ar que está sendo processado. O ar entra com uma umidade de 0,003 kg de água por kg de ar seco e precisa sair com apenas 0,0005 kg de água por kg de ar seco. Para isso, usamos uma tabela que relaciona a quantidade de água no ar com a quantidade de água que a sílica gel pode absorver em equilíbrio.
Conteúdo da matéria:
Vamos trabalhar com balanço de massa e equilíbrio de adsorção. Precisamos entender como a sílica gel absorve a água do ar e como calcular a quantidade necessária para atingir o nível de secagem desejado.
Vamos trabalhar com balanço de massa e equilíbrio de adsorção. Precisamos entender como a sílica gel absorve a água do ar e como calcular a quantidade necessária para atingir o nível de secagem desejado.
O que vamos precisar:
- Compreender o balanço de massa da água no sistema.
- Usar os dados de equilíbrio fornecidos na tabela para relacionar a quantidade de água a ser removida com a capacidade da sílica gel.
Passo 2
Vamos começar fazendo o balanço de massa da água no ar. O que isso significa? Queremos saber quanto de água precisa ser removida do ar para alcançar o nível de umidade desejado.
A quantidade de água que o ar entra é de 0,003 kg de água por kg de ar seco (W₁), e queremos que saia com apenas 0,0005 kg de água por kg de ar seco (W₂).
Então, a quantidade de água que precisa ser removida (ΔW) é:
Passo 3
Agora, precisamos relacionar essa quantidade de água removida com a quantidade de sílica gel necessária. Para isso, usamos os dados de equilíbrio fornecidos na tabela.
A tabela nos diz quanto de água a sílica gel pode absorver em equilíbrio para diferentes níveis de umidade do ar. Como queremos que o ar saia com 0,0005 kg de água por kg de ar seco, vamos procurar na tabela o valor correspondente à uma umidade de 0,0005 kg água/kg ar seco.
Segundo a tabela, para:
Passo 4
Agora, sabemos que para cada kg de ar seco, a sílica gel pode absorver 0,029 kg de água. Mas precisamos remover 0,0025 kg de água por kg de ar seco.
Vamos chamar a quantidade de sílica gel necessária por kg de ar seco de G. Então, temos a seguinte relação:
Para encontrar G, basta dividir ambos os lados da equação por 0,029:
Resposta
A quantidade de sílica gel necessária é aproximadamente 0,086 kg sílica gel por kg de ar seco.
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onde
e
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