Determina (a) a taxa de fluxo molar da corrente de ar entrante, (n) a taxa de fluxo de massa de O2 na corrente de saída.

Passo 1

CONHECIDO: Um volume de controle em estado estável tem dois fluxos de entrada e um único fluxo de saída. A análise molar de cada fluxo de entrada é fornecida. A fração molar de CHfin o fluxo de saída também é fornecido.

Passo 2

PREMISSAS: (1) O volume de controle mostrado com a figura está em estado estacionário. (2) O ar era molar: 21 % O 2 , 79 %   N 2 .

ANÁLISE: (a) Para o volume de controle, uma taxa de massa de balanço precisa

m ˙ 1 + l i n 2 = m i n 3   ,   o r   m ˙ 2 = m ˙ 3 - m i n 1   ⋅ A 1 8 0 , m ˙ = M n ˙ .   s o ,   n ˙ 2 = m ˙ 3 - m ˙ 1 M 2 (1)

Em que M 2 = ( 0.21 ) ( 32 ) + ( 0.79 ) ( 28.01 ) = 28.848

Ou com n ˙ = m ˙ M

0.09 m ˙ 1 M 1 = 0.05 m ˙ 3 μ 3 ⇒ m ˙ 3 = 0.09 0.05 M 3 M 1 m ˙ (2)

Em que

M 1 = 0.09 ( 16.04 ) + 0.91 [ 28.848 ] = 27.696

M 3 = 0.05 ( 16.04 ) + 0.95 [ 28.848 ] = 28.208

Passo 3

Então, eq.2 dá

m ˙ 3 = 0.09 0.05 28.208 27.696 ( 11.67 ) = 21.39 × 9 m a n 2

Então, eq1 dá

n 2 = 21.39 - 11.67 28.848 = 0.337 k m o l ( a i r ) m i n

Passo 4

(b) A taxa de vazão molar η o2 no fluxo de saída é

n ˙ 0 2 = y 0 2 n ˙ 3

m ˙ O 2 = M 0 2 y 0 2 r ˙ 3 = M 02 Y 0 2 m ˙ 3 M 3

= ( 32 ) ( . 1995 ) 21.39 28.208 = 4.84 k g ( 0 ) m i n

5 % C H 4 , 95 %   A i r   = ( 5 % C H 4 , ( 0.95 ) ) 21 % O 2 ⏟ 19,95 %

95 ) 79 % N 2

Resposta

4.84 k g ( 0 ) m i n

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