Simulado Transferência de Massa

1. Duas correntes gasosas, CO2 e ar, estão fluindo na mesma direção em um canal. O canal é dividido em

volumes iguais por um pedaço de aço de 4 cm de espessura. No plano A-A existe um buraco de 1,2 cm de

diâmetro perfurado no aço tal que o CO2 difunde da esquerda para a direita e o ar da direita para a esquerda.

No plano A-A, ambos os gases estão a 2 atm de pressão e 20 o

C de temperatura. Acima do furo, ambos os

gases são puros. A concentração do CO2 é 0,083 kmol/m³ na esquerda do ponto A. No lado direito do furo, a

concentração do CO2 pode ser assumida como sendo zero, pois o ar escoa rapidamente pelo furo. O

coeficiente de difusão do CO2 no ar é 1,56 x 10-3 m²/s. Encontre o fluxo molar do CO2.

2. O esquema a seguir, ilustra a difusão em fase gasosa nas vizinhanças de uma superfície catalítica. Uma

mistura aquecida contendo hidrocarbonetos pesados e ar se difunde até a superfície, onde os

hidrocarbonetos são craqueados (ou seja, decompostos), segundo a reação H 3L.

Equacione o modelo matemático que representa o esquema ilustrado abaixo, que, se resolvido,

permitirá obter o perfil de concentração do composto H. Assumindo processo estacionário, escreva a

equação diferencial governante, as condições de contorno, assim como as condições simplificadas para o

problema sendo que a reação química presente neste caso é de primeira ordem. Considere que a

concentração de H em z=0 é de 3% em mols. Explicite a unidade da constante da reação utilizada.

3. Um tubo cilíndrico capilar de 30 cm de altura contém 2 cm de etanol. O capilar está mantido a uma

temperatura de 25 o

C e 1 atm. Suponha que o vapor de etanol é totalmente arrastado no topo do capilar.

Nessas condições são conhecidos:

Em que: A=etanol, B= ar seco.

a) Primeiramente obtenha a equação para o cálculo da difusividade mássica, utilizando a equação de

conservação da espécie química, explicitando as hipóteses assumidas e as condições de contorno. Faça o

desenho esquemático do problema.

b) Calcule o tempo necessário para que o nível de álcool decresça 0,02 cm, considerando que o capilar esteja

preenchido por ar seco e estagnado a 1 atm e 25 °C.

c) Calcule a difusividade a 80°C e 780 mmHg. Admita que |

= |