NO+CO 1 / 2 N2+CO2
A concentração de NO é reduzida pela passagem dos gases de exaustão sobre a superfície e a taxa de redução é governada por uma reação de 1a ordem. Como uma primeira aproximação pode-se assumir que o NO alcança a superfície numa difusão unidimensional através do filme gasoso de espessura L. Considere que os gases de
exaustão está a 500oC e P=1.2 bar e a fração molar de NO é yAL=0.15. Se DAB=10-4 m 2 / s k 1^prime prime=0.05 m / s e a espessura do filme é L=1 mm, qual a fração molar de NO na superfície e qual a taxa de remoção de NO pela superfície de A =200 m 2.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão envolve a redução da concentração de NO (óxido nítrico) nos gases de exaustão através de uma superfície, considerando que a reação que ocorre é de primeira ordem. Vamos usar conceitos de transferência de massa e cinética química para encontrar a fração molar de NO na superfície e a taxa de remoção de NO pela superfície dada.

Passo 2

Primeiro, precisamos entender que a redução de NO ocorre por difusão através de um filme gasoso até a superfície onde ocorre a reação. A espessura desse filme gasoso é ou .

Passo 3

Vamos calcular a taxa de difusão de NO através do filme gasoso. Para isso, usamos a Lei de Fick para difusão unidimensional:
J = -DAB De
Onde:
  • é o fluxo de massa,
  • é o coeficiente de difusão,
  • é a diferença na fração molar de NO entre o lado do gás livre e a superfície,
  • é a espessura do filme.

Passo 4

Sabemos que a reação é de primeira ordem, então a taxa de reação pode ser expressa como:
rA = k'' yA,s
Onde:
  • é a taxa de remoção de NO pela superfície,
  • é a constante de velocidade da reação,
  • é a fração molar de NO na superfície que queremos encontrar.

Passo 5

Em estado estacionário, a taxa de difusão de NO até a superfície é igual à taxa de reação na superfície:
J = rA
Então:
-DAB yA - yA,sL = k'' yA,s

Passo 6

Agora, vamos resolver para -DAB yA - yA,sL = k'' yA,s :
DAB yA - yA,sL = k'' yA,s
Multiplicando ambos os lados por DAB (yA - yA,s) = k'' L yA,s :
DAB yA - DAB yA,s = k'' L yA,s
Multiplicando ambos os lados por DAB yA = yA,s (DAB + k'' L) :
yA,s = DAB yADAB + k'' L
Distribuindo o :
Somando em ambos os lados:
Isolando :

Passo 7

Substituindo os valores fornecidos:
yA,s = 10^-4 , m^2/s times 0.1510^-4 , m^2/s + 0.05 , m/s times 1 times 10^-3 , m
Calculando o denominador:
10^-4 + 0.05 times 1 times 10^-3 = 10^-4 + 5 times 10^-5 = 1.5 times 10^-4
Então:
yA,s = 10^-4 times 0.151.5 times 10^-4 = 1.5 times 10^-51.5 times 10^-4 = 0.1

Passo 8

Agora que temos Taxa de remoção = rA times A = k'' yA,s times A , podemos calcular a taxa de remoção de NO pela superfície usando a área dada Taxa de remoção = 0.05 , m/s times 0.1 times 200 , m^2 = 1 , m^3/s :
çã
Substituindo os valores:
çã

Resposta

A fração molar de NO na superfície é e a taxa de remoção de NO pela superfície é .

Exercícios relacionados

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u=3 V2(1-(yh)^2)
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Determine a densidade, a gravidade específica, a massa do ar e o seu peso (no SI) em uma sala de aula cujas dimensões são 4 m times 5 m x 6 m , a 100 kPa e 25^circ C. (Resposta: 1,17 kg / m^3 ; 0,00117 ; 140 kg ; 1,373 kN )
Uma placa de alumínio, com 4 mm de espessura, encontra-se na posição horizontal e a sua superfície inferior está isolada termicamente. Um fino revestimento especial é aplicado sobre sua superfície superior de tal forma que ela absorva 80% de qualquer radiação solar nela incidente, enquanto tem uma emissividade de 0,25. A densidade rho e o calor específico c do alumínio são conhecidos, sendo iguais a 2700 kg / m^3 e 900 J /(kg cdot K), respectivamente.
(a) Considere condições nas quais a placa está à temperatura de 25^circ C e a sua superfície superior é subitamente exposta ao ar ambiente a Tinfty=20^circ C à radiação solar que fornece um fluxo incidente de 900 W / m^2. O coeficiente de transferência de calor por convecção entre a superfície e o ar é de h=20 W /(m^2 cdot K). Qual é a taxa inicial da variação da temperatura da placa?
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© As propriedades radiantes da superfície dependem da natureza específica do revestimento aplicado. Calcule e represente graficamente a temperatura no regime estacionário como uma função da emissividade para 0,05 <= varepsilon <= 1, com todas as outras condições mantidas como especificado. Repita os seus cálculos para valores de alphaS=0,5 e 1,0; e coloque os resultados no gráfico juntamente com os para alphas=0,8. Se a intenção é de maximizar a temperatura da placa, qual é a combinação mais desejável da emissividade e da absortividade para a radiação solar da placa?
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u=3 V2(1-(yh)^2)
onde V é a velocidade média.
O fluido apresenta viscosidade dinâmica igual a 1,92 N s / m^2. Admitindo que V= 0.6 m / s e h=5 mm, determine:
(a) a expressão geral da tensão de cisalhamento em função de y. ( 1,0 pt)