Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 7º - Capítulo 14.Problemas - Ex. 32
Um reator catalítico de platina em um carro é usado para converter monóxido de carbono em dióxido de carbono em uma reação de oxidação com a forma . A transferência de espécies entre a superfície catalítica e os gases de exaustão pode ser suposta ocorrer por difusão em um filme de espessura . Considere um gás de exaustão que tem uma pressão de , uma temperatura de e uma fração molar de de . Sendo a constante da taxa de reação do catalisador de e o coeficiente de difusão do na mistura de , qual é a concentração molar do na superfície do catalisador? Qual é a taxa de remoção de por unidade de área do catalisador? Qual é a taxa de remoção se for ajustada para tornar o processo limitado pela difusão?
Passo 1
Nessa questão nós temos pressão, temperatura e fração molar de CO no escapamento automático. Além do, coeficiente de difusão do CO na mistura gasosa e o coeficiente de espessura de filme e taxa de reação para superfície catalítica.
A partir dessas informações vamos encontrar a fração molar de na superfície catalítica, a taxa de remoção de e o efeito do coeficiente da taxa de reação na taxa de remoção.
Passo 2
Para resolver essa questão vamos assumir:
(1) Estado estacionário;
(2) Difusão unidimensional de espécies no filme;
(3) Efeito desprezível da advecção no filme (meio estacionário);
(4) Concentração molar total constante e coeficiente de difusão no filme.
A concentração molar de superfície é,
Passo 3
Com,
Temos um fluxo molar de e, portanto, uma taxa de remoção de de,
Substituindo os valores,
Se o processo é limitado por difusão,
Resposta
Se o processo é limitado por difusão,