Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 7º - Capítulo 14.Problemas - Ex. 29
Emissões de óxido nítrico (NO) pela descarga de automóveis podem ser reduzidas com o uso de um conversor catalítico. A seguinte reação ocorre na superfície do catalisador:
A concentração de NO é reduzida pela passagem dos gases de exaustão sobre a superfície do catalisador e a taxa de redução no catalisador é governada por uma reação de primeira ordem com a forma dada pela Equação 14.66. Como uma primeira aproximação, pode-se supor que o NO atinge a superfície por difusão unidimensional através de um fino filme de gás com espessura L, que se encontra adjacente à superfície. Fazendo referência à Figura 14.7, considere uma situação na qual o gás de exaustão está a e , e a fração molar do NO é de . Para , e espessura do filme , qual é a fração molar do NO na superfície do catalisador e qual é a taxa de remoção do NO para uma superfície com área ?
Passo 1
Nessa questão nós temos as condições dos gases de escape que passam por uma superfície catalítica para a remoção do NO.
E com essas informações queremos encontrar a fração molar de NO na superfície catalítica, e a taxa de remoção de NO
Passo 2
Para resolver essa questão vamos assumir:
(1) condições de estado estacionário;
(2) Difusão unidimensional de espécies através do filme;
(3) Os efeitos do movimento em massa na transferência de NO no filme são insignificantes (meio estacionário);
(4) Nenhuma reação homogênea de NO no filme;
(5) Propriedades constantes, incluindo a concentração molar total, C, em todo o filme.
Passo 3
Sujeito às suposições acima, a transferência da espécie A (NO) é governada por difusão em meio estacionário, e os resultados desejados são obtidos das Eqs. 14,69 e 14,70.
Portanto,
Além disso temos que,
Onde, a partir da equação de estado para um gás ideal,
Portanto,
A taxa molar de remoção de NO para toda a superfície é então,