Um tanque aberto para a atmosfera contém Metanol líquido (MeOH, peso molecular ) no fundo do tanque. O tanque é mantido a , o diâmetro do tanque cilíndrico é de , a altura total do tanque é , e o nível de líquido no fundo do tanque é mantido a . O espaço de gás dentro do tanque está estagnado e os vapores de MeOH são imediatamente dispersos uma vez que saem do tanque. A a pressão de vapor do MeOH é de 163 mmHg e a a pressão de vapor é . O tanque aberto podem emitir uma quantidade considerável de vapor de MeOH. Qual é a taxa de emissão de vapor MeOH do tanque em Kg de dia quando o tanque está a uma temperatura de ? Se a temperatura do tanque for elevada para , qual é a nova taxa de emissão de metanol?

Passo 1

Beleza, vamos lá! Você tem um tanque aberto que contém metanol líquido (MeOH) e precisa descobrir a taxa de emissão de vapor desse metanol quando o tanque está a 30°C e depois a 40°C. Vamos usar conceitos de pressão de vapor e transferência de massa para resolver isso.

Passo 2

Primeiro, vamos entender as dimensões do tanque. É um cilindro com diâmetro de 1,0 m e altura total de 3,0 m, mas só 0,5 m está cheio de líquido. A parte de gás tem altura de .

Passo 3

A área da superfície líquida é importante para calcular a taxa de emissão. Como o tanque é cilíndrico, a área da base é:

Passo 4

Vamos considerar que a emissão de vapor é proporcional à área da superfície e à pressão de vapor do metanol. A taxa de emissão pode ser calculada usando a fórmula:
Onde:
  • é a pressão de vapor
  • é a área da superfície
  • é o peso molecular do metanol
  • é a constante dos gases ( )
  • é a temperatura em Kelvin

Passo 5

Vamos converter as temperaturas para Kelvin:
E as pressões de vapor já estão dadas:
  • a 30°C:
  • a 40°C:
Precisamos converter mmHg para atm:

Passo 6

O peso molecular do metanol , que é .
A constante dos gases , mas precisamos converter para unidades compatíveis com nossos dados:

Passo 7

Agora, substituímos os valores na fórmula para 30°C:
Calculando:

Passo 8

Convertendo para kg/dia:

Passo 9

Fazendo o mesmo para 40°C:
Convertendo para kg/dia:

Resposta

A taxa de emissão de vapor de metanol do tanque a 30°C é aproximadamente 18.614 kg de MeOH por dia. Se a temperatura do tanque for elevada para 40°C, a nova taxa de emissão será aproximadamente 29.573 kg de MeOH por dia.

Exercícios relacionados

Lista de Exercícios
Curso: Engenharia Química
Disciplina: Fluidodinâmica de Processos Químicos
Professor: Robson Costa de Sousa
6) Quando um pequeno tubo é imerso em uma poça de líquido, a tensão superficial causa a formação de um menisco na superfície livre, para cima ou para baixo dependendo do ângulo de contato na interface líquido-sólido-gás. Experiências indicam que o módulo do efeito capilar, , é uma função do diâmetro do tubo, D, do peso especifico do líquido, , e da tensão superficial, . Determine o numero de parâmetros independentes que podem ser formados e os obtenha-os.
Lista de Exercícios
Curso: Engenharia Química
Disciplina: Fluidodinâmica de Processos Químicos
Professor: Robson Costa de Sousa
3) Um bocal está acoplado na ponta de uma mangueira de incêndio com diâmetro interno . O bocal é de perfil liso e tem diâmetro de saída . pressão de projeto na entrada é . Avalie a vazão máxima em volume que esse bocal pode fornecer.
Etanol está se difundindo em um filme gasoso de 4 mm. A concentração de entrada do etanol é 0,1 e a de saída é , respectivamente. O ar estagnado e o filme de líquido estão a 283 K, determine o fluxo molar de etanol. Dado: difusividade do etanol no ar a 283 K é .
Uma placa plana de é suspensa em uma sala e submetida a escoamento de ar paralelo em sua superficie, ao longo do lado de de comprimento. A temperatura e a velocidade do escoamento livre do ar são . A força de arrasto total agindo na placa é medido como . Determine o coeficiente médio de transferência de calor por convecção para a placa.
Dados: