P1 - Transferência de Massa a 2021 2

EQE 476 - Transferência de Massa – 2021.2 Prof. Cristiano Borges _____________________________________________________________________________ Primeira Avaliação 1) Mostre que: a) ∑ 𝑱𝒊 = 𝟎 𝒏 𝒊=𝟏 b) 𝑗𝐴 𝑚 = −𝜌. 𝐷𝐴𝐵. ∇𝑤𝐴 𝑒 𝑐. (𝑈𝐴 − 𝑈𝐵) = − 𝑐.𝐷𝐴𝐵 𝑥𝐴𝑥𝐵 ∇𝑥𝐴 são equivalente c) Como as reações homogênea e heterogênea são consideradas na equação da continuidade (balanço)? d) Escreva a equação da continuidade em coordenadas retangulares e explique o significado físico de cada termo. 2) Metano e hidrogênio difundem através de um meio poroso com 4,0 x 10-3m de espessura, a 0oC e 1 atm, como esquematizado na Figura 1. Para cada mol de metano difundindo através do meio poroso para o hidrogênio, uma quantidade igual de metano difunde para o hidrogênio (difusão equimolar). A pressão parcial do metano de cada lado do meio poroso é mantida em 2,66 x 104 e 1,33 x 104 N/m2, respectivamente. Calcule o fluxo molar de metano. Pode-se considerar uma difusividade efetiva de 1,0 x 10-5 m2/s. Figura 1: Difusão através de um meio poroso. 3) Um tubo de ensaio com 2,0 cm de diâmetro e 20 cm de comprimento é preenchido, com uma solução de NaCl em água, até uma altura de 16 cm, medida a partir de sua base. Sabendo-se que a temperatura do laboratório é de 270C; que a pressão atmosférica é 0,985 atm; que a pressão de vapor da água nesta temperatura é 0,035 atm, e que a densidade do solução é  = 990 kg/m3 pede-se: a) Efetuar um balanço de massa e obter a equação diferencial cuja solução fornece o perfil de concentração do NaCl na solução remanescente dentro do tubo, admita que o ar é insolúvel no solução e que, no tempo considerado, o volume da solução de NaCl possa ser considerado constante e a transferência de massa ocorrendo em regime estabelecido. b) Estabelecer as condições de contorno relevantes ao problema e obter o referido perfil de concentração. EQE 476 - Transferência de Massa – 2021.2 Prof. Cristiano Borges c) Determinar uma expressão para o fluxo molar instantâneo da água. Obs:Justificar todas as hipóteses e efetuar todas as etapas do desenvolvimento do problema. 4 cm 16 cm NaCl + água Ar