P3 - Transferência de Massa B 2021 2

EQE 476 - Transferência de Massa - Terceira Prova - 23 de fevereiro de 2022 Prof. Cristiano Borges ________________________________________________________________________________ NOME: ________________________________________________________________________________ Observações: • A avaliação deve ser devolvida digitalizada, aceitando-se os formatos PDF, Word ou Imagens; • Os arquivos com a solução dos exercícios deve ser nomeado como “seu nome - 3a prova”. No caso de arquivos múltiplos, esses deve ser nomeados como "seu nome - 3a prova - parte1", etc. 1) Dribicka e Sandall (1979) realizaram experimentos de destilação, em refluxo total, com a mistura ternária benzeno(1), tolueno(2) e etilbenzeno (3), em uma coluna de aço inox, com 22,1 mm de diâmetro interno. Amostras das fases vapor e líquida eram retiradas em vários pontos, ao longo da coluna. Em um desses experimentos a composição da fase vapor, em uma posição situada a 300mm do fundo da coluna (tubo), apresentou a seguinte composição: y1= 0,7471 y2 = 0,2072 A composição, da fase vapor na interface líquido-vapor, foi determinada como sendo: y’1 = 0,8906 y’2 = 0,0995 Pede-se: a) Estimar os fluxos de transferência de massa dos três componentes, neste ponto da coluna. Dados: • viscosidade do vapor (mistura)  = 8,819x10-6 Pa.s • densidade molar do vapor (mistura) C = 34,14 mol/m3 • velocidade mássica da fase vapor/unidade de área G = 8,68 kg/m2. • Massas molares: M1 = 0,078 kg/mol; M2 = 0,092 kg/mol e M3 = 0,106 kg/mol • os coeficientes de difusão de Stefasn-Maxwell, Dij (m2/s) D12 = 2,228 x 10-6 D13 = 2,065 x 10-6 D23 = 1,832 x 10-6 Os coeficientes de transferência de massa podem ser estimados a partir da correlação de Gilliland- Sherwood: • Sh Sc = 0 023 0 83 0 84 , .Re . , , , onde : • Sh k d D d diametro da tubo e D e a difusividade da especie = = . ; Re . . = = d G e Sc D sendo a densidade massica da fase vapor     ; EQE 476 - Transferência de Massa - Terceira Prova - 23 de fevereiro de 2022 Prof. Cristiano Borges 2) Considere a transferência de massa em regime estabelecido no sistema glicerol (1) - água (2) - acetona (3). O sistema é parcialmente miscível e consiste em duas fases: uma fase rica em glicerol e uma fase rica em acetona. Para a fase rica em glicerol são conhecidos os seguintes dados: D12 = 11 x 10-10 D13 = 18 x 10-10 D23 = 11 x 10-10 m2/s espessura da camada limite:  = 10-5 m Fração molar no seio da fase: X1 = 0,7824 X2 = 0,1877 X1 = 0,0299 Fração molar no equilíbrio entre as fases na condição do processo: X1eq = 0,5480 X2eq = 0,2838 X3eq = 0,1682 Concentração molar total: c = 15000 mol/m3 Coeficientes de atividade: 1 = 0.568277 * X1 + 0.433248 2 = -0.409983 * X2 + 0.508471 3 = -0.547568 * X3 + 0.548086 Determine os fluxos molares das três espécies admitindo que a razão entre os fluxos permanece constante e é conhecida: N N N N 1 1 2 3 1 12 + + =