Carvão pulverizado, com partículas que podem ser aproximadas por esferas com raio r o = 1m m , é queimado em uma atmosfera de oxigênio puro a 1450 K e 1 atm. Oxigênio é transferido para a superfície das partículas por difusão, onde é consumido na reação C+O 2→C O 2 A taxa de reação é de primeira ordem e tem a forma N ˙ O 2=- k ' ' C O 2 ( r o ) , sendo k 1=0,1m / s .Desprezando variações em r o , determine a taxa de consumo molar de O2, em k m o l / s , em condições de regime estacionário. A 1450K , o coeficiente de difusão binária do O2 e do CO2 é de 1,71x10 - 4m 2 / s .

N A r o = 6,66 × 10 - 9 k m o l s

Enunciado

Nessa questão nós temos o raio de pellets de carvão queimando em atmosfera de oxigênio com pressão e temperatura dadas.

E com essas informações queremos encontrar a taxa de consumo molar de oxigênio.

Para resolver essa questão vamos assumir:

(1) difusão unidimensional em r;

(2) condições de estado estacionário;

(3) propriedades constantes;

(4) comportamento de gás ideal;

(5) C e T uniformes;

(6) Meio estacionário.

Da equação 14.57 temos,

As condições de contorno em e são respectivamente,

Então,

A taxa molar de consumo de oxigênio é,

Onde,

Então,