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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 7º - Capítulo 14.Problemas - Ex. 26

Considere o material da embalagem blister do Exemplo 14.3.

  1. Sob as mesmas condições do exemplo, determine a solubilidade do material polimérico ( k m o l / ( m 3   ·   b a r ) ) se a temperatura for de 295   K e as umidades relativas dentro e fora da embalagem forem φ 2   =   0,1 e φ 2   =   0,9 , respectivamente.

  2. Selecionando um material diferente para a embalagem, a difusividade do filme pode ser mudada. Determine a taxa de transferência de vapor de água total associada à redução da difusividade a 10 % do seu valor original.

  3. A solubilidade do material adjacente a sua superfície exposta pode ser modificada pelo seu revestimento com vários filmes finos. Determine a taxa de transferência de vapor de água após o revestimento dos dois lados da folha original de polímero, deste modo reduzindo a solubilidade perto de ambas as superfícies a 10 % do valor original.

  4. Determine a taxa de transferência de vapor de água após o revestimento do lado externo da folha original de polímero, reduzindo a solubilidade por um fator igual a 9 , enquanto a superfície interna permanece sem tratamento.

Passo 1

Nessa questão nós temos a espessura do material de embalagem do polímero e as condições de temperatura e umidade no gás em ambos os lados do material.

E com essas informações queremos encontrar a solubilidade do material de embalagem, a taxa total de transferência de vapor de água para um material que possui 10 % da difusividade do material no Exemplo 14.3, a taxa total de transferência de vapor de água para um material que possui 10   % da solubilidade do material no Exemplo 14.3, a taxa total de transferência de vapor de água após o revestimento da superfície externa com uma película fina para reduzir sua solubilidade por um fator de 9, deixando a superfície interna sem tratamento.

Passo 2

Para resolver essa questão vamos assumir:

(1) Propriedades constantes e condições de estado estacionário;

(2) Meio estacionário.

Para a superfície exterior 1, e utilizado dados da Tabela A-6, temos:

p A x = 0 =   φ 1 p A , s a t = 0,9   x   0,02617   b a r = 0,02355   b a r

Para a superfície interior 2,

p A x = L =   φ 2 p A , s a t = 0,1   x   0,02617   b a r = 0,02617   b a r

Do Exemplo 14.3

C A , s 2 = C A , s x = L = 0,5 × 10 - 3   k m o l / m 3

Então,

S = C A , s 2 p A x = L = 0,5 × 10 3   k m o l m 3 0,002617   b a r = 191 × 10 - 3 k m o l m 3 b a r

Passo 3

Do exemplo 14.3,

N A , x , p = 0,32 × 10 - 15   k m o l / s

Se a difusividade for reduzida em 10 % do valor original termos,

N A , x = 0,1 N A , x , p =   0,1   x   0,32 × 10 - 15 k m o l s =   0,32 × 10 - 16 k m o l s

Se a solubilidade for reduzida em 10 % do valor original nas duas superfícies, teremos:

C A , s 1 = 0,5 × 10 - 4   k m o l / m 3

C A , s 2 = 4,5 × 10 - 4   k m o l / m 3

Então,

N A , x = 0,1 N A , x , p =   0,32 × 10 - 16 k m o l s

Se a solubilidade da superfície 1 for reduzida por um fator de 9 temos que,

C A , s 1 = C A , s 1 , p 9 = 4 , 5 × 10 - 3 9 k m o l m 3 = 0,5 × 10 - 3   k m o l m 3 = C A , s 2  

Portanto,

C A , s 1 -   C A , s 2 = 0

N A , x = 0

Resposta

  1. S = 191 × 10 - 3 k m o l m 3 b a r
  2. N A , x = 0,32 × 10 - 16 k m o l s
  3. N A , x = 0,32 × 10 - 16 k m o l s
  4. N A , x = 0
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