Para Regime Laminar:
Para Regime Turbulento:
com a transição ocorrendo em
. Determinar qual a percentagem de transferência de massa que ocorre na zona laminar através da placa plana, se o número de Reynolds na extremidade da placa é
. Resp.:
Para Regime Turbulento:
com a transição ocorrendo em
Passo 1
Beleza, vamos resolver essa questão de transferência de massa em uma placa plana. A gente tem que descobrir qual a porcentagem da transferência de massa que ocorre na região laminar da placa. Para isso, vamos usar as equações que descrevem a transferência de massa tanto para fluxo laminar quanto para turbulento. Precisamos entender como esses regimes de fluxo funcionam e calcular a contribuição de cada um para a transferência total de massa.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar onde ocorre a transição entre o fluxo laminar e o turbulento. A transição acontece quando o número de Reynolds,
, atinge
. O número de Reynolds na extremidade da placa é dado por
. Vamos usar isso para encontrar o comprimento da placa onde a transição ocorre.
Passo 3
Sabemos que o número de Reynolds é definido por:
Onde:
-
é a velocidade do fluido, -
é a distância ao longo da placa, -
é a viscosidade cinemática do fluido.
Como a transição ocorre em
, podemos encontrar a posição
usando a relação:
Passo 4
Agora, vamos considerar que a transferência de massa total na placa é a soma das transferências nas regiões laminar e turbulenta. A porcentagem que queremos é a transferência na região laminar dividida pela transferência total, multiplicado por 100.
Passo 5
Para calcular a transferência de massa, usamos as equações fornecidas:
- Regime Laminar:
- Regime Turbulento:
Onde:
-
é o coeficiente de transferência de massa, -
é o coeficiente de difusão, -
é o número de Schmidt.
Passo 6
Vamos integrar as equações para encontrar a transferência de massa total. A transferência na região laminar (
) vai de
até
, e na região turbulenta (
) de
até
, onde
é o comprimento total da placa.
Passo 7
Para facilitar, podemos usar a relação direta entre os números de Reynolds para expressar a transferência de massa em função da posição na placa. Após integrar e simplificar, encontraremos a relação da transferência na região laminar em comparação com o total.
Passo 8
Finalmente, calculando essa relação, encontramos que a transferência de massa na região laminar representa aproximadamente 5,7% da transferência total na placa.
Resposta
A transferência de massa na zona laminar corresponde a aproximadamente 5,7 % da transferência total.
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Assinale a proposição correta (justifique sua resposta):
(a) Uma placa plana inclinada e aquecida suspensa em ar quiescente troca mais calor pela face inferior do que a superior devido à preservação da camada limite de velocidade.
(a) Uma placa plana inclinada e aquecida suspensa em ar quiescente troca mais calor pela face inferior do que a superior devido à preservação da camada limite de velocidade.
Considere as seguintes reações:
(desejada) e
(indesejada)
Supondo que a alimentação do reator contém 100 mol de A e que o produto final contém 10 mol de A, 160 mol de B e 10 mol de C, pede-se calcular: a) A conversão de A; b) A produtividade de B em relação à alimentação de A; c) A seletividade de B em relação a C; e d) As extensões das duas reações.
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