lista_8___transferencia_de_massa_por_conveccao

Prévia do material em texto

1 
 
 
LISTA 8 – TRANSFERÊNCIA DE MASSA POR CONVECÇÃO 
 
1) Explique as diferenças entre os conceitos referentes à transferência de massa convectiva: 
a) convecção mássica e contribuição convectiva. 
b) convecção natural e forçada. 
2) Quais são os 4 métodos de avaliação do coeficiente convectivo de transferência de massa? Cite-os 
e explique brevemente suas diferenças. 
3) Determine o número de Schmidt para a difusão de metanol no ar a 298 K e 1 atm e em água líquida 
a 298 K. Qual a ordem de grandeza da diferença encontrada para os dois casos? Discuta esse resultado 
matematicamente. Dados: υar(298K) = 1,569.10-5 m2/s; υágua(298K) = 0,912.10-6 m2/s; Dmetanol-água(l),298K = 
1,738.10-9 m2/s 
4) Uma superfície plana, com 70 cm de comprimento, está coberta com uma fina camada de álcool 
etílico. Paralelamente à superfície, há uma corrente de ar, com velocidade de 6 m/s, a 16oC e 1 atm. A 
pressão de vapor do etanol nesta temperatura é de 30 mmHg. Considerando que a transição de 
escoamento laminar para turbulento ocorre com um Número de Reynolds de 3.105, determinar a massa 
de álcool por m2 que evapora da superfície em 1 minuto. 
Dados: viscosidade cinemática do ar a 16oC: 1,48.10-5 m2/s 
 difusividade do etanol no ar a 16oC: 1,26.10-5 m2/s 
5) Reconsidere o exemplo anterior para uma placa plana com 1 metro de comprimento. 
6) Ar seco, a 30oC e 1 atm, é soprado a 5 m/s paralelamente a uma superfície plana quadrada, com 0,9 
m de lado, coberta com uma camada de água com 2 mm de espessura, à mesma temperatura. A 30oC, 
a pressão de vapor da água é igual a 31,9 mmHg e a sua densidade 0,9957 g/cm³. Admitindo que para 
este sistema o número de Reynolds na transição de regime laminar para turbulento seja igual a 3.105, 
calcular o tempo necessário para que toda a água presente seja evaporada. 
Dado: viscosidade cinemática do ar a 30°C = 0,160 cm²/s. 
7) Reconsidere a questão anterior, para uma placa com 0,9 m de largura e 2 m de comprimento, com 
o fluxo de ar sendo soprado no sentido do comprimento. 
8) Para remover o excesso de estireno de uma placa plástica, com 2 m de comprimento por 1 m de 
largura, nitrogênio gasoso, à velocidade de 15 m/s, é soprado paralelamente à placa, no sentido do 
comprimento. O gás se encontra a 1 atm e 17°C. Nestas condições, a difusividade do vapor de estireno 
no N2 é 7.10-2 cm²/s e sua pressão de vapor 5 mm Hg. Admitindo que a transição de regime laminar 
para permanente no fluxo de N2 se dê com um valor de número de Reynolds de 3.105, calcular a taxa 
de transferência de estireno para a fase gasosa em g/h. Dados: MMestireno = 104 g/gmol; υN290K = 0,278 
cm2/s. 
9) 28.30 (Welty; pág. 614) Ar a 100°F e 1 atm de pressão passa sobre uma esfera de naftaleno. Uma 
vez que a pressão de vapor do naftaleno nessa temperatura é igual a 5 mm Hg, essa substância sublima 
2 
 
através da passagem de ar, que possui concentração de naftaleno desprezível. Nas condições 
especificadas, o coeficiente convectivo de transferência de calor é igual a 25 Btu h-1 ft-2 °F-1. As demais 
propriedades do filme na temperatura indicada são: 
Coeficiente de difusão do naftaleno no ar (DAB) 0,37 ft2/h 
Viscosidade cinemática do ar (υ) 0,651 ft2/h 
Difusividade térmica do ar () 0,92 ft2/h 
Capacidade calorífica do ar (cp) 0,24 Btu/(lbm.oF) 
Condutividade térmica do ar (k) 0,0156 Btu/ (h.ft.oF) 
Com isso, determine o fluxo mássico de naftaleno. 
10) Ar seco, a 37oC e 1 atm, é soprado paralelamente a uma superfície plana, com 2 m2 da área, coberta 
com uma fina camada de água à mesma temperatura. A 37oC, a pressão de vapor da água é igual a 46,7 
mmHg. Nestas condições, têm-se as seguintes propriedades físicas: 
Difusividade mássica 0,276 cm2/s 
Viscosidade cinemática do ar 0,167 cm2/s 
Difusividade térmica do ar 0,238 cm2/s 
Coeficiente de transferência de calor 25 Btu / (h.ft2.oF) 
Calor específico do ar a P cte. 0,24 Btu/(lbm.oF) 
Densidade do ar 0,071 lb/ft3 
Utilizando a analogia de Chilton-Colburn, calcular a massa de água evaporada em cada hora.