Explique que é o coeficiente convectivo de transferência de massa e quais são suas variáveis de dependência.
Passo 1
Primeiro, vamos entender o que a questão está pedindo. Você quer saber o que é o coeficiente convectivo de transferência de massa e quais são as variáveis das quais ele depende. Para isso, vamos precisar conhecer um pouco sobre transferência de massa por convecção e as diferentes variáveis que influenciam esse processo.
Passo 2
Vamos começar definindo o coeficiente convectivo de transferência de massa, geralmente representado pela letra
. Esse coeficiente mede a eficiência com que a massa é transferida entre uma superfície e um fluido em movimento ao seu redor. Imagine que você tem um líquido correndo sobre uma superfície sólida; o
indica quão bem a substância se move dessa superfície para o líquido ou vice-versa.
Passo 3
Para calcular ou entender o comportamento do
, precisamos considerar algumas variáveis importantes:
- Velocidade do Fluido (
): Quanto mais rápido o fluido se move, maior tende a ser o coeficiente convectivo, pois há mais movimento para transportar a massa. - Propriedades do Fluido:
- Viscosidade (
): Afeta a resistência ao fluxo, influenciando como a massa é transferida. - Difusividade (
): Relaciona-se com a facilidade com que as moléculas se movem no fluido.
- Viscosidade (
- Condições de Superfície:
- Rugosidade: Superfícies mais rugosas podem aumentar o
devido ao aumento da área de contato. - Temperatura: Pode afetar a viscosidade e a difusividade, alterando o coeficiente.
- Rugosidade: Superfícies mais rugosas podem aumentar o
- Geometria do Sistema: A forma e o tamanho da superfície em contato com o fluido também influenciam o
.
Passo 4
Além disso, o número de Schmidt (
) é uma dimensão sem unidade que relaciona a difusividade à viscosidade do fluido. Ele é usado em correlações empíricas para calcular o
. A equação básica que relaciona esses termos é:
Onde:
-
é a difusividade, -
é a velocidade característica do fluido, -
é o comprimento característico do sistema.
Resposta
O coeficiente convectivo de transferência de massa (
) quantifica a eficiência com que a massa é transferida entre uma superfície e um fluido em movimento. Suas variáveis de dependência incluem a velocidade do fluido, propriedades do fluido como viscosidade e difusividade, condições e geometria da superfície, além de fatores dimensionais como o número de Schmidt. Entender essas variáveis ajuda a determinar como otimizar processos de transferência de massa em diferentes sistemas.
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Água quente com temperatura
escoa no interior de um duto de aço de raio interno
, raio externo
e comprimento
. O duto está em contato com o ar ambiente, de temperatura
. Sendo a condutividade térmica do aço kaço
, o coeficiente de transferência de calor por convecção da água
e o coeficiente de transferência de calor por convecção do
, determine:
a) a taxa de transferência de calor que passa da água para o ar ambiente. Resp. 3,96 W
b) o fluxo de calor nas superfícies interna e externa do duto; Resp. qc) a temperatura na superfície externa do duto. Resp.
a) a taxa de transferência de calor que passa da água para o ar ambiente. Resp. 3,96 W
b) o fluxo de calor nas superfícies interna e externa do duto; Resp. qc) a temperatura na superfície externa do duto. Resp.
c) Se a viscosidade de um dos fluidos fosse muito maior que a do outro, esta previsão do item b seria alterada?
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. Sabe-se que a composição interfacial do soluto
na corrente gasosa ao abandonar o topo da coluna é igual a
em mol e que sua composição no seio dessa corrente é
. O solvente, escoando em contracorrente à fase gasosa, deixa a torre rico em A, sendo a composição do soluto nessa situação igual a
mol. Como a coluna opera a temperatura e pressão constantes, consideram-se como constantes os coeficientes volumétricos individuais de transferência de massa, sendo iguais a
e
. Mediram-se as taxas molares de ambas as correntes no topo da torre, as quais apresentaram os seguintes valores:
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.
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e
e
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. A temperatura do ar ambiente é
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) e radiação (
), assim como o coeficiente de convecção externo (he) são de aproximadamente
cada. Qual o valor mínimo da espessura da janela
para que a temperatura da superfície externa não ultrapasse
?
Resp.
Resp.