Hidrogênio a uma pressão de 5   a t m escoa no interior de um tubo com 40   m m de diâmetro e espessura de parede de 1,0   m m . A superfície externa está exposta a uma corrente de gás na qual a pressão parcial do hidrogênio é de 0,05   a t m . A difusividade mássica e a solubilidade do hidrogênio no material do tubo são 1,8 x 10 - 11   m 2 / s e 160   k m o l / m 3 · a t m , respectivamente. Quando o sistema se encontra a 500 K, qual é a taxa de transferência de hidrogênio através da parede do tubo por unidade de comprimento ( k g / s · m ) ?

Passo 1

Opa, tudo bem?

Se ajeita aí e vem comigo, porque estamos começamos mais uma resolução de questão!

Começamos o nosso problema fazendo algumas considerações:

- Estado estacionário;

- Difusão na direção radial;

- Sem reação química;

- Concentração molar uniforme.

Bora para os cálculos!

Passo 2

Temos que a equação da taxa de transferência de massa por unidade de comprimento do tudo é dada por:

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

Pela Eq.14.62, temos:

C A , s = S p a

Assim:

C A r 1 = S p A , 1 = 160 ⋅ 5 = 800   k m o l / m 3

C A r 2 = S p A , 2 = 160 ⋅ 0,05 = 8   k m o l / m 3

Substituindo os dados na nossa equação:

N A , r ' = 800 - 8 ln ⁡ 20,5 20 2 π ⋅ 1,8 × 10 - 11

N A , r ' = 3,646 × 10 - 6   k m o l / m ⋅ s

E assim a gente finaliza a nossa questão!

Até a próxima!

Resposta

N A , r ' = 3,646 × 10 - 6   k m o l / m ⋅ s

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