Prova Final - Transferência de Massa a 2021 2

EQE 476 - Transferência de Massa – Prova Final - 07 de março 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 - PF”. No caso de arquivos múltiplos, esses deve ser nomeados como "seu nome - PF - parte1", etc. 1) O processo de Osmose Inversa para dessalinização de água utiliza uma membrana que permite a passagem da água e retém os sais dissolvidos. Considere uma solução aquosa de NaCl com concentração CAo que escoa, sob pressão, paralelamente à superfície da membrana. A retenção de sal pela membrana dá origem a um gradiente de concentração próximo à superfície da membrana. Admita que esse efeito ocorre em um filme de espessura , estagnado e em condições de regime estabelecido. Considerar a concentração molar global, C, constante, assim como o coeficiente de difusão do sal na água, D NaCl /água, conhecido e constante. a) Determine, a partir de um balanço de massa para o sal e do modelo de Fick, a expressão que fornece a concentração de NaCl na interface solução membrana, CAM, quando o fluxo permeado de água através da membrana for No. b) Determine novamente a expressão utilizando agora o modelo de Maxwell-Stefan. c) Represente em um gráfico esquemático a variação do fluxo permeado da água em função da concentração de sal na interface solução/membrana. EQE 476 - Transferência de Massa – Prova Final - 07 de março de 2022 Prof. Cristiano Borges 2) O cloro (A) presente em uma corrente gasosa é absorvido em um filme de água(B) que escoa em regime laminar na parede interna de um tubo de raio R e de comprimento L, formando um filme de espessura uniforme . A velocidade média da água no filme é U. Com o intuito de aumentar a taxa de absorção do gás a água contém uma pequena concentração de um composto que reage com o cloro segundo uma reação de primeira ordem em relação a concentração de cloro, com uma constante de reação k1. Conhecendo-se o coeficiente de difusão do cloro na água e sabendo-se que a concentração de saturação de cloro em água, nas condições de temperatura e pressão do problema é CA0, pede-se: a) Efetuar uma análise física do problema e estabelecer quais as variáveis independentes que afetam a concentração do cloro no interior do filme em escoamento. Esboçar o perfil de concentração do cloro em diferentes posições ao longo do comprimento do tubo. b) Obter, a partir da equação da continuidade aplicada ao cloro, a equação diferencial cuja solução fornece o perfil de concentração do cloro no interior do filme de água. c) Fornecer as condições de contorno necessárias a solução desta equação. d) Como seria calculada a taxa média de absorção de Cloro no tubo? Obs: Justificar todas as hipóteses e simplificações efetuadas Corrente gasosa rica em cloro Filme de água com espessura  R R+ água água Corrente gasosa pobre em cloro água c/cloro água c/cloro L