Exercícios de Preparação para a P1 - Transferência de Massa

TRANSFERÊNCIA DE MASSA AULA 6 14092023 Exercícios de preparação para a P1 EX 1 Dispõese de dois vasos comunicantes preenchidos com misturas gasosas de amônia e ar A composição de um deles é 80 volume de NH3 enquanto no outro é de 40 volume deste mesmo componente como mostrado na figura abaixo Os vasos são separados por um tubo de 15 mm de diâmetro interno e 40 cm de comprimento A pressão e a temperatura do sistema são constantes e respectivamente iguais a 101325 kPa 1 atm e 70C Admita que após aberta a válvula representada na figura ocorra transferência de massa por difusão molecular do NH3 a Estime a difusividade da amônia no ar em m2 s empregando a equação de Fuller et al b Calcule a taxa de transferência de massa em mols Estabeleça todas as hipóteses necessárias e desenvolva a integração da 1ª Lei de Fick c Calcule a pressão parcial do ar em kPa num ponto distante 10 cm do vaso de menor concentração de NH3 Resp a 3115 105 m2 s b 1954 107 mols c 506625 kPa EX 2 Construir o Diagrama de Pontos de Bolha e Pontos de Orvalho e a Curva de Equilíbrio para o sistema binário benzeno e clorobenzeno a pressão absoluta de 10 atm Adote comportamento ideal das fases líquida e vapor Apresente na tabela com os valores de temperatura pressão de vapor dos componentes as frações molares do componente mais volátil nas fases líquida e vapor e volatilidade relativa Dados de equilíbrio do sistema benzenoclorobenzeno a 10 atm T ºC Benzeno𝑝𝑣 0𝑘𝑃𝑎 Clorobenzeno𝑝𝑣 0𝑘𝑃𝑎 x 𝑃𝑝𝑣𝐶𝑙𝐵𝑧 0 𝑝𝑣𝐵𝑧 0 𝑝𝑣𝐶𝑙𝐵𝑧 0 y 𝑝𝑣𝐵𝑧 0 𝑃 𝑥 𝛼 𝑝𝑣𝐵𝑧 0 𝑝𝑣𝐶𝐿𝑏𝑍 0 800 101325 1968 857 12053 2429 915 14245 2973 972 16733 3612 1030 19543 4357 1087 22700 5221 1145 26231 6217 1202 30163 7358 1260 34523 8658 1317 39337 101325 EX 3 Utilizando o diagrama dos pontos de bolha e de orvalho obtido no ex 2 a Determinar os pontos de bolha e de orvalho de uma mistura constituída de 60 mol de benzeno e 40 mol de clorobenzeno a 10 atm de pressão total b Determinar a composição da mistura vaporizada em equilíbrio com a mistura líquida constituída de 60 mol de benzeno e 40 mol de clorobenzeno a 1 atm de pressão total c Determinar a composição da primeira gota formada da mistura que condensa partindose de uma mistura gasosa contendo 60 mol de benzeno e 40 mol de clorobenzeno a 1 atm de pressão total d Certa mistura líquida equimolar de benzeno e clorobenzeno é préaquecida e introduzida em um vaso de expansão mantido a 1 atm de pressão total e 104ºC Qual a fração da mistura inicial que é vaporizada no referido vaso e as composições do líquido separado e do vapor produzido em equilíbrio nas condições indicadas e Construir a curva da volatilidade relativa do benzeno em relação ao clorobenzeno a 1 atm de pressão total obtida na tabela anterior em função da fração molar do benzeno no líquido EX 4 Para baixas concentrações de gás amoníaco em água a relação entre as composições do vapor e do líquido em equilíbrio expressas em frações molares de amoníaco é y 16 x Uma solução aquosa de composição 40 mol de amoníaco é submetida a uma destilação diferencial até que a composição no fervedor se reduza a 15 mol de amoníaco Calcular a composição global do destilado e a porcentagem da carga inicial que é vaporizada ao fim da operação Resp xD 041 f 633