Calcule a taxa de TM a uma temperatura de 298 K e pressão de 1 atm , sob essas condições
. Resp.:
Passo 1
Beleza, vamos resolver essa questão juntos! A gente precisa calcular a taxa de transferência de massa ™ a uma temperatura de 298 K e pressão de 1 atm. Para isso, vamos usar a difusividade
. Vamos precisar aplicar conceitos de transferência de massa e usar algumas fórmulas básicas de difusão.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar da Lei de Fick, que descreve como a difusão ocorre. A primeira lei de Fick é dada por:
onde:
-
é o fluxo de massa do componente A, -
é o coeficiente de difusão, -
é o gradiente de concentração.
Como não temos informações sobre o gradiente de concentração, vamos considerar que a transferência está ocorrendo sob condições padrão e utilizaremos a relação ideal dos gases para encontrar a concentração
.
Passo 3
Para gases ideais, a concentração pode ser calculada usando a equação dos gases ideais:
onde:
-
é a pressão, -
é a constante dos gases ( ), -
é a temperatura.
Substituindo os valores:
Passo 4
Agora, precisamos converter a concentração para
:
Passo 5
Vamos assumir que a distância
sobre a qual ocorre a transferência é de 1 metro para simplificar. Então, o gradiente de concentração
será:
Passo 6
Agora, aplicamos a Lei de Fick para encontrar o fluxo de massa
:
Passo 7
Para encontrar a taxa de transferência de massa (
), multiplicamos o fluxo pela área
. Supondo uma área de 1 m²:
Como estamos interessados apenas no valor absoluto:
Resposta
Exercícios relacionados
Você deve projetar uma coluna de recheios para recuperar
de acetona do ar com água como solvente. O ar entra com
em moles de acetona. A coluna absorvedora é equipada com sistema de resfriamento, sendo mantida a
e 1 atm , de modo a produzir uma corrente com
em moles de acetona. Água é alimentada com
em moles de acetona. A torre é projetada para operar com
da velocidade de inundação.
a) Qual seria a vazão de solvente para uma vazão de gás de (para
e
)? Resp. 3820lb/h
b) Quantas unidades de transferências são necessárias, com base na força motriz global via fase gás (NTU) ? Resp. N
c) Se a torre for equipada com anéis de Raschig de 1 polegada, qual deveria ser a altura da torre recheada ? Resp.
Dados experimentais da mistura:
Densidade média do sistema: ;
);
(@ Ponto de ebulição normal)
Para o equilíbrio,
assuma:
a) Qual seria a vazão de solvente para uma vazão de gás de
b) Quantas unidades de transferências são necessárias, com base na força motriz global via fase gás (NTU)
c) Se a torre for equipada com anéis de Raschig de 1 polegada, qual deveria ser a altura da torre recheada ? Resp.
Dados experimentais da mistura:
Densidade média do sistema:
Para o equilíbrio,
assuma:
Considere também que a pressão de vapor da acetona a
é de
.
Em uma planta industrial, deseja-se lavar uma corrente de ar contendo
de NO 2 com água pura utilizando uma coluna de absorção recheada, com área transversal de 1,5m2 e 3,5m de altura, pressão de 1 atm . A vazão do ar é de
e a vazão de líquido é de
. A concentração do gás no ar de saída deverá ser
. Caso a água deixe a coluna em equilíbrio com o gás que entra, ela conteria
de NO2.
(a) Qual é a relação L/Lmin.
(b) Calcule o NTU e o HTU para o sistema.
(a) Qual é a relação L/Lmin.
(b) Calcule o NTU e o HTU para o sistema.
Calcule a difusividade mássica experimental do iodo no ar considerando-se que leva 48 h para reduzir o diâmetro do cristal de 4 mm para
em um ambiente a 309 K e
( 101 kPa ). Sabe-se que sob estas condições, a pressão de vapor do iodo é de 101 Pa , a sua massa específica é
e o peso molecular
. Resp.:
8
Uretana ( é usada para isolar a parede lateral e as extremidades superior e inferior de um tanque cilíndrico de água quente. A espessura da camada de isolamento é de 40 mm , e a mesma se encontra delimitada por duas folhas de metal com parede delgada. A altura e o diâmetro interno são de
, respectivamente, e o tanque se encontra em um ambiente com
e
. Se a água quente mantém a superfície interna do tanque a
e o custo com a energia é de
, determine o custo diário para manter a água armazenada no tanque.
Uretana (