Prova Final - Transferência de Massa B 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) A equação de Maxwell-Stefan, para um sistema binário constituído pelos componentes 1 e 2, para soluções não ideais e unidirecional é expressa por: ( )   d dz x x V V ln 1 1 2 2 1 12 = − D , onde D12 é coeficiente de difusão de M-S, V1 e V2 são as velocidades, x1 e x2 são as frações molares, e  é o coeficiente de atividade. Por outro lado, a equação de Fick para sistemas binários pode ser expressa por: ( ) N CD dx dz x N N z z z 1 12 1 1 1 2 = − + + , onde D12 é o coeficiente de difusão de Fick, C é a concentração molar, N1z e N2z são os fluxos molares dos componentes. a) Mostrar que a relação entre os coeficientes de difusão de Fick e de S-M é expressa por: ( ) D x d dx 12 12 1 1 1 D = + ln 1 b) Comentar este resultado. EQE 476 - Transferência de Massa – Prova Final - 07 de março de 2022 Prof. Cristiano Borges 2) A separação de açucares como glicose (G) e frutose (F) pode ser realizada por extração líquido-líquido, auxiliada por uma reação química seletiva com um componente carreador (C). Desta forma, um líquido imiscível com água, contendo este componente, é condicionado dentro dos poros de um suporte, separando duas fases aquosas. Uma fase é a mistura de alimentação contendo os açucares e a outra é a fase extratora, onde a concentração dos açucares é mantida reduzida. Tanto a alimentação como a fase extratora são mantidas em condições (pH) que propiciam as reações de complexação e descomplexação com a frutose. Além disso, sabe-se que a solubilidade da glicose e da frutose na fase orgânica é 1,2 maior que a solubilidade destes em água. A figura a seguir esquematiza o processo que ocorre em um poro do suporte. Considere que as reações são instantâneas, processo isotérmico em regime estabelecido, concentração de açucares muito pequena na fase extratora, ausência de resistência à transferência de massa nas fases aquosas e que só ocorre a transferência dos açucares entre as fases aquosas. Pede-se: a) Esquematize os perfis de concentração. b) Utilizando a abordagem de Stefan-Maxwell, equacione o problema e indique todas as simplificações e condições de amarração necessárias. c) Que parâmetros você utilizaria para aumentar a seletividade do processo? água Glicose Frutose água poro com fase orgânica C + F CF CF F + C