P4_2009.2

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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.