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

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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:
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.
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.