Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Fundamentos de Transferência de Massa - Marco Aurélio Cremasco- Ed: 2º - Capítulo 2.Cálculos - Ex. 8
Determine o fluxo total mássico do CO presente na mistura do exercício 6.
Passo 1
A mistura gasosa do exercício 6 (1atm e 105 °C) é composta por: CO .... 15%; SO2 .... 8%; H2O .... 23%; N2O .... 54% e as velocidades absolutas de cada espécie são 20 cm/s, 5 cm/s, 10 cm/s e 8 cm/s.
O fluxo total mássico do CO, pode ser dado pela relação:
Onde é a contribuição do fluxo difusivo mássico do CO na mistura e é a contribuição do fluxo convectivo mássico do CO na mistura. Os dois podem ser encontrados através das equações:
Então, precisamos de e para resolver a questão.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular , a velocidade média mássica com a qual uma mistura escoa para uma direção z, que pode ser encontrada por:
As velocidades de cada componente foram dadas pelo enunciado. Portanto, precisamos calcular a fração mássica de cada componente na mistura.
Passo 3
A fração mássica de cada componente na mistura pode ser obtida por:
Logo, precisaremos encontrar somente a massa molar da mistura, M, já que podemos encontrar a massa molar de cada componente, Mi, na tabela periódica.
A massa molar da mistura pode ser calculada através de:
Pelas informações do enunciado e da tabela periódica...
Assim:
Passo 4
Dessa forma, já podemos obter a fração mássica de cada componente:
Passo 5
Para ficar fácil de visualizar, completamos a tabela acima com a fração mássica e a velocidade absoluta de cada componente:
Agora é moleza, é só jogar os valores na fórmula:
Passo 6
Respira, falta pouco....
Precisamos encontrar , a concentração mássica de CO na solução.
Para isso, vamos usar a seguinte relação:
pode ser encontrado através da seguinte equação:
M foi calculado no Passo 3, .
A concentração da mistura, C, pode ser calculada pela fórmula abaixo, considerando a mistura como gás ideal:
Do enunciado, P = 1 atm e transformando a temperatura que está em °C para K,
Lembrando que R é igual a . Então, a concentração será de:
Passo 7
Voltando para o cálculo de ...
Passo 8
O valor de (0,113), foi calculado no Passo 4. Com isso,
Passo 9
Bom, agora já podemos ver a luz no fim do túnel!!
Vamos jogar os valores calculados nas fórmulas. Primeiro para :
E, finalmente, para :
Passo 10
Rufem os tambores, porque depois de 9 passos, teremos a nossa resposta.
Resposta
Portanto,