Prévia do material em texto
P4 de Transferência de Massa ENG 1030 – 2009.2 Questão Valor Nota 1 2,0 2 2,0 3a 0,5 3b 2,0 3c 0,5 4 3,0 Total 10,0 1 - Considere a difusão de dióxido de carbono em uma película estagnada de ar seco com 1 cm de profundidade a 1 atm e 25 o C. Esta película está num tubo contendo ácido sulfúrico. O CO2 é absorvido instantaneamente ao atingir o líquido. A concentração de CO2 na entrada do tubo é 1% em mol. A difusividade do CO2 no ar seco é 0,159 cm 2 /s. Calcule o fluxo molar de CO2. R = 82,05 atm.cm 3 /(mol. K) 2 - Sabendo que a queima de grafite no ar seco é dada pela reação 2 C(s) + O2(g) 2 CO(g) mostre que a fração molar do oxigênio, yA , no ar seco que circunda uma partícula esférica de grafite de raio R varia com a coordenada radial r de acordo com a expressão: 𝑦𝐴 = (1,21) 1− 𝑅 𝑟 − 1 Considere que o oxigênio é consumido imediatamente, logo ao contato com a superfície da partícula, e que o ar, longe do grafite, comporta-se feito uma mistura binária gasosa ideal de 79% de N2 e 21% de O2. Você pode achar útil saber que 𝑑 (𝑟2 𝑁𝐴 ) 𝑑 𝑟 = 0 3 - Para um sistema diluído em que o componente A é transferido da fase líquida à gasosa, a relação de equilíbrio é dada por 𝑦𝐴𝑖 = 0,75 𝑥𝐴𝑖 . Em certo ponto do equipamento experimental, o líquido contém 90% em mol de A e a composição de A na fase gasosa é de 45% em mols. O coeficiente individual de transferência de massa no filme gasoso é 2,7x10 -3 kgmol/(m 2 .s) e a resistência da fase gasosa é 60% da total. Determine: (a) o coeficiente total de transferência de massa Ky; (b) as concentrações interfaciais de A nas duas fases; (c) o fluxo molar de A. 4 - Uma coluna de absorção contendo anéis Raschig de ½ é utilizada na recuperação de amônia de uma corrente de ar. A coluna opera a 25 o C e 1 atm e recebe uma mistura ar-amônia com fração molar de amônia 0,005 a uma vazão G = 20 mol/h. O gás faz contato com uma corrente de água cuja vazão também é L = 20 mol/h. Nas condições praticadas, considerando o recheio e o sistema ar-amônia sob pressão atmosférica, a altura de uma unidade de transferência, HOG, é 0,345 m. A relação de equilíbrio para a amônia é dada por 𝑝𝐴∗ = 1,12 𝑥𝐴 , sendo pA* a pressão parcial da amônia (atm) e xA a sua fração molar na fase líquida. Supondo o processo controlado pela etapa de transferência de massa no filme gasoso e desejando-se um percentual de recuperação de amônia pela corrente líquida de 75%, calcule a altura da coluna para uma operação em contracorrente. Considere G e L constantes ao longo da coluna. O número de unidades de transferência pode ser calculado pela integral: 𝑁𝑂𝐺 = 𝑑𝑦𝐴 𝑦𝐴−𝑦𝐴∗ 𝑦𝐴1 𝑦𝐴2 onde yA é a fração molar de amônia na fase gasosa e yA* é a fração molar de amônia em equilíbrio com a fase líquida. Obs: A integral acima poderá ser resolvida analiticamente a partir do balanço de massa em uma dada posição na coluna 𝐺 𝑦𝐴 + 𝐿 𝑥𝐴2 = 𝐺 𝑦𝐴2 + 𝐿 𝑥𝐴 e da relação de equilíbrio.