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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 7º - Capítulo 14.Problemas - Ex. 24

Hélio gás a 25 ° C e 4   b a r está contido no interior de um cilindro de vidro com 100   m m de diâmetro interno e parede com 5   m m de espessura. Qual é a taxa de perda de massa de hélio por unidade de comprimento do cilindro?

Passo 1

Nessa questão nós temos a pressão e temperatura do hélio em um cilindro de vidro de 100   m m de diâmetro interno e   5   m m de espessura.

E com essas informações queremos encontrar a taxa mássica de perda de hélio por unidade de comprimento.

Passo 2

Para resolver essa questão vamos assumir:

(1) condições de estado estacionário;

(2) difusão radial unidimensional através da parede do cilindro;

(3) perdas finais insignificantes;

(4) meio estacionário;

(5) concentração molar total uniforme;

(6) Concentração desprezível de hélio fora do cilindro.

Passo 3

Da Tabela 14.1,

N A , r ' = C A , S 1 - C A , S 2 ln ⁡ r 2 r 1 2 π D A B

Da eq 14.62 temos:

C A , s = S p a

C A , S 1 = S p A , 1 = 0,45 × 10 - 3   k m o l m 3   . b a r × 4   b a r = 1,8 × 10 - 3   k m o l / m 3

C A , S 2 = S p A , 2 = 0

Então,

N A , r ' = 1,8 × 10 - 3 - 0 k m o l m 3 ln ⁡ 0,055 0,050 2 π 0,4 × 10 - 13 m 2 s  

N A , r ' = 4,75 × 10 - 15 k m o l s . m

A perda de massa será,

n A , r ' = M A N A , r ' = 4 k g k m o l   x   4,75 × 10 - 15 k m o l s . m

n A , r ' = 1,90 × 10 - 14 k g s . m

Resposta

n A , r ' = 1,90 × 10 - 14 k g s . m

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