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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 14.Problemas - Ex. 51

Uma fina membrana de plástico separa o hidrogênio do ar. A concentração molar de hidrogênio nas superfícies interna e externa são determinadas como 0,045   e   0,002 k m o l m 3 , respectivamente. O coeficiente de difusão binária de hidrogênio no plástico na temperatura de operação é de 5,3 × 10 - 10 m 2 s . Determine a vazão mássica de hidrogênio por difusão através da membrana sob condições permanentes ​​se a espessura da membrana é (a) 2 mm e (b) 0,5 mm.

Passo 1

Vamos continuando?

Então booora continuar ...

Bom, nós queremos a vazão mássica de hidrogênio por difusão através da membrana sob condições permanentes, certo?

Se lembram da fórmula?

m d i f u s ã o ˙ = M M H 2 × j -

Já sabemos que:

M M H 2 = 2,016 k g k m o l

Só precisamos do fluxo molar por unidade de área, j - .

Vamos ver como?

j - = D A B . C H 2 , 1 - C H 2 , 2 L

Olha que legal:

D A B = 5,3 × 10 - 10 m 2 s

C H 2 , 1 = 0,045   k m o l m 3  

C H 2 , 2 = 0,002 k m o l m 3

Vamos ver como nosso j - fica?

j - = 5,3 × 10 - 10 m 2 s . 0,045   k m o l m 3 - 0,002 k m o l m 3 L

j - = 2,279 × 10 - 1 1 k m o l m . s L

Colocando na fórmula da vazão mássica:

m d i f u s ã o ˙ = 2,016 k g k m o l × 2,279 × 10 - 1 1 k m o l m . s L

m d i f u s ã o ˙ = 4,59 × 10 - 1 1 k g m . s L

Agooora sim!!

Temos a difusão mássica em função da espessura da membrana!!

Passo 2

Para a letra (a) nós temos que:

L = 2   m m = 0,002   m

Substituindo:

m d i f u s ã o ˙ = 4,59 × 10 - 1 1 k g m . s 0,002   m

m d i f u s ã o ˙ = 2,28 × 10 - 8 k g m ² . s

Enquanto para a letra (b):

L = 0,5   m m = 0,00 05   m

Substituindo:

m d i f u s ã o ˙ = 4,59 × 10 - 1 1 k g m . s 0,0005   m

m d i f u s ã o ˙ = 9,19 × 10 - 8 k g m ² . s

E acabamos mais uma galerinha!

Resposta

  1. 2,28 × 10 - 8 k g m ² . s ;
  2. 9,19 × 10 - 8 k g m ² . s .
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