Um valor de
foi determinado experimentalmente como
, para um soluto A se difundindo no meio B estagnado. Para os mesmos escoamento e concentrações, deseja-se prever
e o fluxo de A para contradifusão equimolar. As pressões parciais são pA1
e
, e a pressão total é
. Use unidades do sistema inglês e do SI. (Respostas:
Passo 1
Beleza, vamos ver o que a questão está pedindo. A gente tem um coeficiente de transferência de massa $ k_{G} $ determinado experimentalmente para o soluto A difundindo no meio B, que está parado. O objetivo é calcular outro coeficiente $ k_{G}^{\prime} $ e o fluxo de A para uma situação de contradifusão equimolar, ou seja, quando a quantidade que difunde em uma direção é igual à que difunde na direção oposta. Para isso, vamos usar as pressões parciais dadas e trabalhar com as unidades do sistema inglês e do SI. Vamos precisar entender um pouco de transferência de massa e conversão de unidades.
Passo 2
Primeiro, vamos entender a relação entre $ k_{G} $ e $ k_{G}^{\prime} $ em um processo de contradifusão equimolar. A contradifusão equimolar ocorre quando as perdas e ganhos de massa são iguais e opostos, resultando em um fluxo líquido igual a zero.
Para calcular $ k_{G}^{\prime} $, usamos a seguinte relação:
Como temos duas direções de fluxo, a resistência total é a metade da resistência de uma direção. Portanto:
Passo 3
Agora, vamos calcular $ k_{G}^{\prime} $ usando o valor de $ k_{G} = 1,08 , \mathrm{lb , mol}/(\mathrm{h} \cdot \mathrm{ft}^{2} \cdot \mathrm{atm}) $:
No entanto, a resposta esperada é $ k_{G}^{\prime} = 0,943 , \mathrm{lb , mol}/(\mathrm{h} \cdot \mathrm{ft}^{2} \cdot \mathrm{atm}) $. Isso sugere que a relação usada precisa ser ajustada considerando as pressões parciais.
Passo 4
Vamos aplicar a lei de Fick para calcular o fluxo $ N_A $. A equação geral é:
onde $ \Delta p_A = p_{A1} - p_{A2} $.
Substituindo os valores fornecidos:
Então:
Passo 5
Agora, vamos converter $ k_{G}^{\prime} $ para o Sistema Internacional (SI). Sabemos que:
Portanto:
Resposta
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Calcule a taxa máxima possível de oxigênio consumida a
por micro-organismos cujo diâmetro é de
, suspensos em uma solução aquosa agitada. Considere que o líquido que circunda os micro-organismos é saturado com oxigênio
do ar a 1 atm de pressão absoluta. Também será considerado que os micro-organismos são capazes de utilizar o oxigênio muito mais rapidamente do que este consegue difundir até eles. A densidade dos micro-organismo é muito próxima à da água. Use os dados físicos do Exemplo 3 (Aula 14). [Dica: uma vez que o
é consumido muito mais rapidamente do que é fornecido, a concentração
na superfície é zero. A concentração
na solução é a saturação] (Resposta:
)
Estime o valor do coeficiente de transferência de massa em uma corrente de ar a 325,6 K que está escoando em um duto sobre formas feitas de naftaleno sólido. A velocidade do ar é
e a pressão é
.
do naftaleno em ar é
a 273 K e 101,3 kPa. Considere:
a) Ar escoando paralelamente à uma placa plana de de comprimento.
b) Ar escoando sobre uma única esfera de de diâmetro.
(Respostas: a) )
)
a) Ar escoando paralelamente à uma placa plana de
b) Ar escoando sobre uma única esfera de
(Respostas: a)
Deseja-se estimar o valor do coeficiente de transferência de massa
, em kg
Pa para vapor de água em ar a
e
fluindo em um grande duto sobre sólidos de diferentes geometrias. A velocidade no duto é de 3,66 m/s. a concentração de vapor de água no ar é pequena, portanto pode-se assumir as propriedades físicas do ar seco para a mistura. A água está sendo transferida para os sólidos. Considere as seguintes geometrias:
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b) Um leito fixo de esferas de 25,4 mm de diâmetro cada com fração de vazios de 0,35.
a) Uma única esfera de 25,4 mm de diâmetro. (Resposta:
b) Um leito fixo de esferas de 25,4 mm de diâmetro cada com fração de vazios de 0,35.
Mercúrio a
está escoando através de um leito fixo de esferas de chumbo com diâmetro de 2,096 mm e fração de vazios de 0,499. A velocidade superficial é 0,02198
. A solubilidade do chumbo em mercúrio é
, o Número de Schmidt é 124,1 , a viscosidade da solução é
, e a densidade é
.
a) Preveja o valor de . Compare com o valor experimental
.
b) Preveja o valor de kc para o caso de A difundido através de B estagnado. (Respostas: a) ; b)
)
a) Preveja o valor de
b) Preveja o valor de kc para o caso de A difundido através de B estagnado. (Respostas: a)