29 Uma tubulação, que apresenta área da seção transversal igual a 0,1 m2, transporta uma mistura de oxigênio e nitrogênio a 200 kPa e 290 K. A velocidade média do escoamento é 25 m/s e a mistura é constituída por 75% de O2 e 25% de N2 (em base molar). Qual é a vazão em massa neste escoamento?

Passo 1

Bora pra mais uma??

Nessa questão vamos usar a equação pra massa molecular da mistura:

M m i s t = ∑ y j M j

E pra constante do gás da mistura:

R m i s t = R - M m i s t

E vamos usar a lei dos gases:

P V = m R m i s t T

P v = R m i s t T

E lembrar que densidade é o inverso de volume específico:

ρ = 1 / v

E pra vazão:

m ˙ = ρ A V

Passo 2

Pegando as massas moleculares de cada um na tabela A.5.

Vamos calcular a massa molecular da mistura:

M m i s t = y O 2 M O 2 + y N 2 M N 2

M m i s t = 0,75 × 31,999 + 0,25 × 28,013

M m i s t = 31,0025

E calculando o R da mistura:

R m i s t = R - M m i s t

R m i s t = 8,3145 31,0025

R m i s t = 0,2682   k J / k g K

Calculando o volume específico:

P v = R m i s t T

200 × v = 0,2682 × 290

v = 0,38889   m 3 / k g

Daí a densidade:

ρ = 1 v

ρ = 2,5714   k g / m 3

Calculando, finalmente, a vazão em massa:

m ˙ = ρ A V

m ˙ = 6,429   k g / s

Resposta

m ˙ = 6,429   k g / s

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