P4 2012.1

Prévia do material em texto

ENG 1030 Prova 4 03/07/2012 
 
Nome:_______________________________________________________________ 
 
 A consulta a qualquer material e celular é proibida. Justifique as questões de 
forma clara. Resolva cada questão/item no espaço em branco imediatamente 
abaixo, continuando no verso/folha, até a questão/item seguinte. De outra forma, a 
questão/item não será corrigida. Não é permitido destacar as folhas da prova. 
 
Questão 1a 1b 2a 2b 2c 3 Total 
Valor 1 2 1 1 2 3 10 
Nota 
Revisão 
 
1. Um gás A é consumido na superfície de uma partícula cilíndrica de um catalisador 
produzindo um gás B de acordo com a reação A → 2 B. O gás A está misturado a um 
gás inerte I presente em um filme que circunda a partícula. Admitindo que a reação 
seja controlada por difusão, obtenha uma equação que permita calcular a taxa de 
reação em função do raio e/ou altura da partícula (R, L), da espessura do filme que 
envolve a partícula (δ), da pressão total (P), da temperatura absoluta (T), do 
coeficiente de difusão do gás A na mistura (DAm) e da fração molar de A pertinente 
(yA), para os seguintes casos: 
 
(a) Reação ocorrendo somente nas bases da partícula (superfície lateral selada); 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(b) Reação ocorrendo somente na superfície lateral da partícula (bases seladas); 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. Água pura é alimentada em uma torre para absorver amônia (NH3) de uma corrente 
gasosa. A torre opera a 1,013x10
5
 Pa e 21
o
C. Em uma dada altura da torre, o gás tem 
10% de NH3 em volume, a fração molar de NH3 no líquido é 0,011 e o fluxo de 
absorção de NH3 é 50 mol/(m
2
.h). A relação de equilíbrio yA = 0,8 xA. A pressão 
parcial de NH3 na interface gás-líquido é 2,27 kPa. A densidade molar da água pode 
ser tomada como sendo 55,56 kmol/m
3
. Determine: 
 
(a) xAi , yAi , xA* e yA*; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(b) kL e kG; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(c) As duas resistências envolvidas e a etapa controladora do processo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3. Uma coluna de absorção com diâmetro de 0,5 m é utilizada na recuperação de um 
gás A de uma corrente de ar. A coluna opera a 25
o
C e 1 atm e recebe uma mistura ar-
A com fração molar de A igual a 0,07 a uma vazão de 0,65 m
3
/h. O gás faz contato 
em contracorrente com uma vazão de água de 30 mol/h. A água deixa a coluna com 
5% em mol de A dissolvido. Nas condições praticadas, o coeficiente de capacidade 
KYa é 220 mol/(m
3
.h). A relação de equilíbrio para o gás A é yA = 2 x 10
-5
 CA a 
25
o
C, sendo yA a fração molar de A na fase gasosa em equilíbrio com a concentração 
CA (mol/m
3
) na fase líquida. Calcule a altura da coluna. A constante dos gases é 
82,05x10
-6
 atm.m
3
/(mol.K). Suponha soluções diluídas.