Exercícios de Correlações para Transferência de Massa - Lista de Exercícios Resolvida

A correlação , desenvolvida para calcular o coeficiente de transferência de calor por convecção, , entre uma partícula esférica e um fluido em escoamento, pode também ser utilizada, por analogia, para o cálculo do coeficiente de transferência de massa, . Sabe-se que o Número de Sherwood, , é equivalente ao Número de Nusselt, ; o Número de Schmidt, , é equivalente ao Número de Prandtl, ; é o Número de Reynolds. Considerando o exposto, analise cada uma das afirmações a seguir, julgando-as como verdadeiras ou falsas e justificando sua resposta:

I - Para valores muito baixos de , pode ser obtido por , onde é o coeficiente de difusão molecular de A em uma mistura de A e B, e é o diâmetro da partícula esférica.

II - Para valores muito altos de , pode ser obtido por , onde é o coeficiente de difusão molecular de A em uma mistura de A e B, é o diâmetro da partícula esférica, é a viscosidade cinemática do fluido em escoamento e a velocidade no seio do fluido.

III - , que representa a razão entre as difusividades inercial (momentum) e molecular (de massa), pode ter unidades de .

IV – As melhores estimativas teóricas para provêm da teoria da camada limite.

V – A analogia de Chilton-Colburn pode ser encarada com uma extensão da analogia de Reynolds para , sendo considerada a mais adequada para a previsão de em fenômenos descritos pela teoria da camada limite.

Explique a importância das correlações na transferência de massa convectiva.

Um fluido está escoando em um cilindro de 5 cm de diâmetro na direção do seu eixo, com uma velocidade de 1,5 m/s. O cilindro se encontra a 5 atm e 30°C. Sendo o coeficiente de difusão do fluido na água dado por 0,0016 mm²/s. Determine a velocidade superficial molar desse sistema.

Dados: ; ; ; .

Uma placa de silício de 10 cm é posicionada a 4 cm a partir de uma placa quente. A temperatura do processo é 800 K e a pressão do sistema é 101,3 KPa. Considerando o caso limitante onde o escoamento do gás rico em está a uma velocidade média de 100 cm/s. Determinar o coeficiente de transferência de massa global, no centro da placa.

Dados: ; ; .

Estimar a distância de percurso de uma gota esférica de água em escoamento, com 1,0 mm em diâmetro, em ar seco imóvel a 323 K. Considerando um balanço de força na partícula esférica no meio do fluido, podemos mostrar que a velocidade terminal é:

Dados: ; ; ; .

Uma coluna de parede molhada de 2 cm de diâmetro, está sendo utilizada para absorver um fluido a partir de uma solução aquosa por uma corrente de ar escoando a 2,5 ft/s. Determinar o coeficiente de transferência de massa na fase gasosa. A coluna é operada a 10 atm e 25°C.

Dados: ; ; ; .

Identifique a principal diferença entre as correlações para uma placa-plana e um esfera.

Determine o coeficiente de transferência de massa convectiva em um escoamento em uma tubulação de 30 cm de diâmetro interno e 10 km de comprimento.

Dados: