Lista de Exercícios de Transferência de Calor e Massa I - Área 2

ENG07020 Transferência de Calor e Massa I Lista de Exercícios Área 2 1 Uma célula de Arnold que opera em estado estacionário é usada para determinar a difusividade do metanol no ar a 298 K e 1 atm Se os resultados obtidos são bastante próximos dos valores tabelados no apêndice J1 e a célula tem 080 cm² de seção transversal com caminho de difusão de 16 cm qual o volume de metanol que deve ser fornecido à célula para manter o nível de líquido constante A 298 K a pressão do vapor do metanol é de 1710⁴ Pa e sua densidade é de 079 Resp V24610¹² m³s 2 Estime o tempo necessário para reduzir o diâmetro de uma esfera de naftaleno de 10 até 05 cm quando a esfera está suspensa no ar a 165 F e 1 atm de pressão Naftaleno tem massa molar de 128 gmol massa específica do ar 711 lbmft³ pressão de vapor de 5 mm Hg na temperatura do sistema A difusividade do naftaleno no ar é de 0298 ft²h Resp t 1222 h 3 Dióxido de carbono e nitrogênio encontramse em contrafluxo equimolar através de tubo circular com comprimento e diâmetro de 1 m e 50 mm respectivamente O sistema está a uma pressão total de 1 atm e a uma temperatura de 25 C As extremidades do tubo estão conectadas a grandes câmaras nas quais as concentrações das espécies são mantidas em valores fixos A pressão parcial do CO₂ em uma extremidade é de 100 mm Hg enquanto que na outra extremidade ela é de 50 mm Hg Qual é a taxa de transferência de massa de CO₂ através do tubo Resp w 386 x 10⁹ kgs 4 Carvão pulverizado que pode ser aproximado por esferas de carbono puro com raio r₀1 mm é queimado com oxigênio puro a 1450 K e 1 atm O oxigênio é transferido para a superfície da partícula por difusão onde o consumo na reação C O₂ CO₂ Supondo que a taxa de reação na superfície seja infinita e desprezando variações no valor de r₀ obtenha expressões para as distribuições radiais de concentrações de CO₂ e de O₂ Qual é a taxa de consumo do O₂ Use Dₐ 17 x 10⁷ m²s Resp yₒ r₀r 1 W 181 x 10⁸ kgmols 5 Um composto M é consumido na superfície de uma partícula esférica de catalisador de acordo com a equação M 3 N O composto M faz parte de uma mistura gasosa presente num filme estagnado que circunda a partícula Admitindo que o fenômeno é controlado pela difusão desenvolva uma expressão para a taxa de difusão em termos das propriedades da fase gasosa da fração molar de M longo do catalisador e da espessura do filme que envolve a partícula Resp Wₐ 2πcD₄₈ ln1 2yₐ1r₀ 1r₀ δ¹ onde A composto M e B composto N 6 Uma partícula de grafite C₆S queima em ar a 1200ºC O processo é limitado pela difusão do oxigênio em contracorrente ao CO₂ formado instantaneamente na superfície da partícula Esta partícula é de carbono puro com massa específica igual a 128 gcm³ esfera com diâmetro antes da queima igual a 003 cm Nas condições de combustão a difusividade do oxigênio na mistura é igual a 0134 cm²s Qual é o tempo necessário para que a partícula de grafite seja consumida totalmente Resp t 515 s