Resolução de Questões

1 Universidade de Passo Fundo Instituto de Tecnologia Curso de Engenharia Química Operações Unitárias IV Transferência de Massa LISTA 5 EQUAÇÕES DIFERENCIAIS DE TRANSFERÊNCIA DE MASSA 1 Welty Monóxido de carbono se difunde em uma camada de ar estagnado de 01 in de espessura em direção a uma proveta contendo ácido sulfúrico onde é instantaneamente absorvido A concentração de CO no limite externo da camada de ar é 3 em base molar Use a equação geral de transferência de massa equação da continuidade para escrever a equação diferencial de transferência de massa unidirecional e no regime permanente Liste as condições de contorno 2 O esquema a seguir representa a difusão molecular de um gás A através de um filme gasoso na direção de uma superfície onde ocorre a reação heterogênea instantânea 2A B corrente de A z 0 A B z d Considerando que o sistema se encontra em estado permanente ou estacionário e que a temperatura e a pressão são constantes com base nas equações do fluxo e da continuidade formule uma equação diferencial que descreva este sistema 3 Welty O esquema abaixo ilustra a difusão através de um gás próximo a uma superfície de catalisador z 0 A B z d O componente A se difunde pelo filme estagnado de espessura δ para a superfície do catalisador onde é instantaneamente convertida à espécie B pela reação unimolecular A B Quando B se difunde no filme estagnado começa a se converter novamente ao composto A através da reação de primeira ordem B A A taxa de formação do componente A é igual a rA k1 yB mol de A produzidostempovolume enquanto que yB é a fração molar de B Com isso use a equação geral de transferência de massa para obter a equação diferencial que descreve o processo de difusão em relação ao componente A e no regime permanente Liste as condições de contorno que poderiam ser usadas na resolução desse problema 4 Welty Uma esfera de naftaleno de 1 cm de diâmetro é colocada em ar parado a 60F e a uma pressão de 755 mmHg Nessa temperatura a pressão de vapor do naftaleno é igual a 00363 mmHg Use equação geral de transferência de massa para obter a equação diferencial específica que descreve a sublimação do 2 naftaleno a partir da esfera Quais são as duas condições de contorno que podem ser usadas para resolver a equação diferencial 5 Um corpo cilíndrico com propriedades catalíticas encontrase exposto a uma atmosfera formada predominantemente por um gás A Ao entrar em contato com o catalisador A é convertido em um composto B em base equimolar NAr NBr sendo B arrastado pelo fluxo gasoso externo a um filme de espessura d onde ocorre a difusão Admitese que a área das extremidades dos cilindros seja desprezível em relação à sua área lateral e que portanto a difusão seja significativa apenas na direção radial Sabendo que o sistema se encontra em regime permanente escrever a equação diferencial que o descreve Liste as condições de contorno para este caso 6 O esquema abaixo ilustra a difusão unidimensional em regime permanente num filme gasoso nas vizinhanças de uma superfície catalítica corrente de gás z 0 NAz NBz z d O gás A passa sobre a superfície catalítica e difunde através do filme gasoso na direção do catalisador onde a reação 3A 2B ocorre instantaneamente O produto B difunde através do filme no sentido oposto ao de A sendo arrastado pela corrente gasosa Considerando que a temperatura e a pressão do sistema são constantes a partir da equação da continuidade em base molar deduza uma expressão que descreva a difusão de A no filme Escreva as condições inicial e de contorno para o componente B 7 A 2ª Lei de Fick é definida a partir da equação da continuidade em coordenadas cartesianas considerando as seguintes condições simplificadoras DAB e r constantes não ocorre reação química rA0 e velocidade média da mistura é nula v0 Com estas informações defina a expressão da 2ª Lei de Fick para um sistema unidimensional 8 Um gás A flui na direção de uma partícula catalítica esférica onde ocorre a reação heterogênea instantânea 2A 3B Considerando a existência de fluxo de massa apenas na direção radial escreva a equação diferencial que representa esse sistema quando em steady state