Fenômenos de Transporte de Massa

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Faculdade de Ciências

Departamento de Química

Licenciatura em Química Industrial

Tecnologia Química

Aula Pratica 6

Fenômenos de transporte de massa

Discente	Docentes
Jossias Filipe Cuna	Doutor Engº Jonas Valente                                                                                        Dra. Cândida Mavie                                                                                                    Dr. Engº Adolfo Condo

Maputo, Maio de 2019

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1.  O hidrogénio gasoso é armazenado a uma pressão elevada num recipiente rectangular que possui paredes de aço com 10 mm de espessura. A concentração molar do hidrogénio no aço na superfície interna do recipiente é de 1 kmol/m3, enquanto a concentração do hidrogênio no aço na superfície externa é desprezável. O coeficiente de difusão binária do hidrogénio no aço é de 0.26*10-12m2/s

.

a) Determine o fluxo molar difusivo do hidrogénio através do aço.

[pic 2][pic 3][pic 4][pic 5]

                         cA1=1kmol/m3[pic 6][pic 7][pic 8][pic 9]

[pic 10][pic 11]

                                                              y                             cA2=0kmol/m3        [pic 12][pic 13]

                                                                   x       10mm[pic 14][pic 15][pic 16]

Hipóteses:

-Regime estacionário;

-Fluxo unidimensional, em x;

-Fluxo de “A”;

-Sem reacção química;

-Coordenadas cartesianas;

-Propriedades físicas constantes;

-Comportamento ideal;

-Condições de contorno:

x1=0, x2=10 mm, cA1=1 kmol/m3 e cA2=0 kmol/m3

Fluxo molar

1mm=0.001m;      [pic 17]

   ↔      ↔    [pic 18][pic 19][pic 20]

   ↔    [pic 21][pic 22]

 [pic 23]

b) Determine o fluxo mássico difusivo do hidrogénio através do aço.

  e   n=m*Mr. Considerando a área e o tempo constantes,        , onde mA é o fluxo mássico.[pic 24][pic 25]

 [pic 26]

[pic 27]

2. Calcular o fluxo de massa do benzeno através de uma tela sintética, com 20 mm de espessura, a 25oC e sob pressão total de 200 kN/m2. A pressão parcial do benzeno é de 4 kN/m2 no lado esquerdo da tela e 0,1 kN/m2 no lado direito. O coeficiente de difusão, nesta temperatura e pressão, é de 5,4*10-6 m2/s.

 

        PA1= 4 kN/m2=4kPa[pic 28][pic 29][pic 30]

        

        y        PA2= 0.1 kN/m2=0.1kPa[pic 31][pic 32]

             x     x1=0                   20mm         x2=20mm[pic 33][pic 34][pic 35]

1Pa=1N/m2 ;  1mm=0.001m→ x2=20mm=0.02m

Hipóteses:

-Regime estacionário;

-Fluxo unidimensional, em x;

-Fluxo de “A”;

-Sem reacção química;

-Coordenadas cartesianas;

-Propriedades físicas constantes;

-Comportamento ideal;

-Condições de contorno:

x1=0, x2=20 mm, PA1=4 kN/m2 e     PA2=0.1 kN/m2

 [pic 36]

No entanto, não podemos usar a fórmula acima como está, então, considerando comportamento ideal, é válida a equação dos gases ideais, para fazer alterações e simplificar o exercício.

   e ; então,   e  ↔.[pic 37][pic 38][pic 39][pic 40][pic 41]

Então o fluxo molar fica:

   ⇔        ⇔          [pic 42][pic 43][pic 44][pic 45]

   ⇔    [pic 46][pic 47]

 [pic 48]

Caudal mássico (mA)

   ↔    [pic 49][pic 50]

3. A amónia gasosa (A) difunde-se através de um tubo uniforme contendo azoto gasoso (B). O tubo tem 0.10 m de comprimento. O sistema encontra-se a 1.0132*105 Pa e 298 K. No ponto 1, a pressão parcial de A é de 1.013*104 Pa e no ponto 2, a pressão parcial de A é de 0.507*104 Pa. A difusividade de A através de B é de 0.23*10-4 m2/s.

a) Calcule o fluxo molar de A no estado estacionário.