_Trabalho 2 - Fenômenos C d

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Acadêmicas: Amanda Mioto, Eduarda
Degani e Eduarda Redin
Transferência de
Massa por
convecção
su
m
ár
io
01 Objetivo 
03 Experimento
04 Equação de Transferência de Massa por
Convecção
05 Formação da camada limite laminar e
turbulenta
06 Números adimensionais (Sherwood/Nusselt,
Schmidt/Prandlt) 
07 Formas/equações para calcular o coeficiente
convectivo (local e médio) na camada limite 
02 Definição de transferência de massa por
convecção 
08 Exercício
OBJETIVO
O presente trabalho tem como objetivo fornecer uma
compreensão abrangente e detalhada sobre a
transferência de massa por convecção. Para isso, será
abordado desde os princípios teóricos até a
demonstração experimental e a aplicação prática de
conceitos e equações relevantes. 
transferência de
massa por convecção
A transferência de massa por convecção é o
movimento da massa através de um meio
como resultado do movimento do meio
material. Convecção forçada é devido a uma
força externa, tal como um ventilador,
enquanto a convecção livre ou natural é
impulsionada por uma diferença de densidade
do material.
A equação da taxa pode ser expressa por:
Considerações fundamentais
para transferência de massa
convectiva 
Considerando uma camada fina de um fluido
escoando sobre uma superfície plana, sendo
em regime laminar. A difusão molecular estará
sempre presente e será importante em
qualquer processo de convecção. Se o
escoamento é laminar laminar , todo o
transporte entre a superfície e o movimento
do fluido será via molecular.
Se o escoamento escoamento for turbulento, haverá em movimento movimento físico de
bolsões de matéria atravessando as linhas de corrente, transportadas por bordas presentes
no escoamento, como no caso de transferência de calor, as maiores taxas de T.M. estão
associadas com conduções turbulentas.
em movimento, o coefc. T .M. convectiva é definido por: 
Se o escoamento estiver em um meio
fechado, a composição CA poderá ser a 
concentração volumétrica ou a
concentração da mistura mistura (média).
Há 4 métodos de avaliação do coeficiente de
T.M., sendo eles: 
Análise dimensional associado a um
experimento;
 Análise da C.L. Exata;
 Análise da C.L. Aproximada;
 Analogia entre T. Massa, Calor e
Momentum 
Números adimensionais 
Os números adimensionais
relacionam:
Geometria;
Natureza do escoamento;
Propriedades físicas dos fluidos.
Nos fenômenos de transportes
temos:
Difusividade de momento :
Difusividade térmica:
Difusividade mássica 
Número de Schmidt:
Número de Nusselt:
O número de Sc caracteriza o escoamento
de fluidos em que hà processos simultâneos
de difusão de momento e mássico.
Desempenha papel análogo ao número de
Pr da transferência de calor.
O número de Sc caracteriza o
escoamento de fluidos em que hà
processos simultâneos de difusão de
momento e mássico. Desempenha
papel análogo ao número de Pr da
transferência de calor.
O número de Sh representa a razão
entre as resistências à transferência
de massa por difusão e por
convecção. Desempenha papel
análogo ao número de Nu da
transferência de calor.
Número de Lewis:
Número de Sherwood: Sh= f( Re, Sc)
Caracteriza os escoamentos de
líquidos nos quais há processos
simultâneos de difusão e convecção
equação de Transferência de Massa por
Convecção.
Se a T.M na superfície for por difusão molecular, esta pode ser descrita por:
Cas é cte
A T.M entre a superfície e o fluido pode ser escrito como:
As equações podem ser igualadas, uma vez que definem o mesmo fluxo do componente A
que deixa a superfície e entra no fluido em movimento. Logo, 
Representa a razão entre o
gradiente de concentração na
superfície e o gradiente global.
Número
adimensional
de Sherwood
coeficiente convectivo de transferência
de massa
A definição do coeficiente convectivo exige o conhecimento do meio em que está havendo
o transporte do soluto. 
Entretando, a equação acima descreve o coeficiente convectivo apenas para o meio onde
está ocorrendo o transporte do soluto. 
O número de Sc caracteriza o escoamento
de fluidos em que hà processos simultâneos
de difusão de momento e mássico.
Desempenha papel análogo ao número de
Pr da transferência de calor.
Coeficiente convectivo local
A equação mostra que o kmx
depende da distribuição da
concentração de massa do soluto, a
qual é afetada pela distribuição da
velocidade do meio.
É válida para o movimento do meio
sobre uma placa plana horizontal
parada. Se houver movimento, L é
substituído por H e a variável x por
y.
Coeficiente convectivo médio
experimento
O experimento de transferência de massa envolve a infusão de chá em três meios
diferentes:
Infusão de chá em
meio frio
Infusão de chá em
meio quente
Infusão de chá em
meio quente com
tampa
O chá se dissolve mais lentamente na água fria porque a menor energia cinética das
moléculas de água reduz a taxa de difusão, que é o principal mecanismo de transferência
de massa.
Infusão de chá em meio frio
Na água quente, a maior energia cinética das moléculas aumenta a taxa de difusão e
acelera a dissolução do chá. A convecção também contribui, misturando mais
rapidamente a água quente ao redor das folhas com a água circundante, resultando em
uma homogeneização mais rápida.
Infusão de chá em meio quente
Similar ao meio quente, a difusão é rápida devido à
alta temperatura. A diferença é a presença da
tampa, que cria um sistema fechado, reduzindo a
perda de calor e mantendo a temperatura da água
mais estável. 
A tampa também reduz a evaporação, mantendo a
concentração de solutos constante. Isso pode
resultar em uma taxa de transferência de massa
mais uniforme e acelerar o processo de infusão em
comparação com um meio quente sem tampa, onde
a temperatura pode diminuir gradualmente.
Infusão de chá em meio quente com tampa
sendo Mp a massa molar da mistura em y = O
Exemplo 8.4 
Obtenha o fluxo massico de A referente ao item (a) do Exemplo (8.3)
Do Exemplo 8.3, temos que a camada limite é 0,0556 cm. Pelo fato de estarmos
considerando injeção de matéria, a equação a ser utilizada é a seguinte:
RESOLUÇÃO DE EXEMPLO
 Como A= vapor de água, e B, ar; do exemplo (8.1): YA = 0,07306 e MA= 18,015 g/mol, bem
como p ME= 28,85 g/mol, temos:
Retomando a equação inicial:
Da Figura (8.10): O' (0) = 0,27, que
substituída, fornece: 
-
Exemplo 8.5
Obtenha o coeficiente convectivo local de transferência de massa referente ao
exemplo (8.4) e compare o seu valor com aquele advindo da suposição de fp = O.
Partindo da equação:
Substituindo:
Para fp = O, temos de substituir a Equação (8.57) na Equação (8. 72):
Equação (8.57)
Equação (8. 72)
Considerando o valor 8,53 cm/s como o correto, o desvio associado à
simplificação é:
ou seja: o parâmetro de injeção faz com que o valor do coeficiente convectivo
de transferência de massa diminua.
Do exemplo 8.1 temos que Sc = 0,5781. substituindo, temos:
Conclusão
 Neste trabalho, foi explorada a transferência de massa por
convecção, com foco nas equações dos fenômenos de transporte que
descrevem esse processo. Através de uma abordagem teórica e
experimental, foi possível compreender de maneira detalhada como a
transferência de massa ocorre em diferentes situações. O experimento
realizado utilizando chás demonstrou, de forma prática, os princípios de
transferência de massa por convecção. Observou-se que as variáveis
como temperatura, velocidade do fluido e concentração têm influência
significativa sobre o processo de transferência de massa.
 Os resultados encontrados destacam a relevância da convecção na
transferência de massa e a aplicabilidade das equações dos fenômenos
de transporte em situações reais. A combinação de análise teórica e
experimentação prática mostrou-se eficaz para compreender os
mecanismos da transferência de massa por convecção..
obrigada