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LISTA DE TRANSFERÊNCIA DE MASSA POR DIFUSÃO EM REGIME PERMANENTE

1) Gás hélio é estocado a 20º C num container esférico de sílica (SiO2), o qual tem diâmetro de 0,2m e espessura da parede de 2mm. Se o container é carregado com um pressão inicial de 4 bars, qual a taxa de diminuição da pressão(dpA/dt)? Considerar a pressao do hélio fora do container desprezível. DAB= 0,4 10-13 m2/s e S=0,4510-3 kmol/m3 bar (solubilidade do hélio na sílica).

R.
2)Hidrogênio gasoso é mantido a 3 e 1 bar em lados opostos de uma membrana de espessura 0.3mm. A temperatura do sistema é de 25oC e o coeficiente de difusão binária do hidrogênio no plástico é 8.7 10¬¬¬-8 m2/s. A solubilidade do hidrogênio na membrana é 1.5 10-3 kmol/m3 bar. Qual o fluxo difusivo de hidrogênio através da membrana?

R.3) Gás hélio a 25oC e 4 bar é estocado num container esférico de vidro de 200 mm de diâmetro interno e 10 mm de espessura. Qual a taxa de perda de hélio? D¬AB=0.4 10-13 m2/s e solubilidade do hélio no vidro S=0.45x10-3 Kmol/m3bar.

R.
4) Hidrogênio a 2 atm flui dentro de um tubo de 40mm de diâmetro e espessura 0.5mm. A superfície de saída está esposta a uma corrente gasosa na qual opressão parcial do hidrogênio é 0.1 atm. A difusividade e a solubilidade do hidrogênio no material do tubo são 1.8 10-11 m2/s e 160 kmol/m3atm, respectivamente. Quando o sistema está a 500k, qual a taxa de transferência de hidrogênio através do tubo por unidade de comprimento (kmol/s m)?

R.
5) Gás hélio a 25oC e 4 bar está contido num cilindro de vidro de 100mm de diâmetro interno e 5mm deespessura. Qual a velocidade de perda de massa por unidade de comprimento do cilindro?


R .
6) Óxido nitroso (NO) é emitido na exaustão de automóveis. Seu teor pode ser reduzido pelo uso de um conversor catalítico. A reação ocorre na superfície do catalisador e segue a cinética:
NO + CO → ½ N2 + CO2
A concentração de NO é reduzida pela passagem dos gases de exaustão sobre a superfície e a taxade redução é governada por uma reação de 1a ordem. Como uma primeira aproximação pode-se assumir que o NO alcança a superfície numa difusão unidimensional através do filme gasoso de espessura L. Considere que os gases de exaustão está a 500oC e P=1.2 bar e a fração molar de NO é yAL= 0.15. Se DAB=10-4 m2/s. k1´´= 0.05 m/s e a espessura do filme é L=1mm, qual a fração molar de NO na superfície equal a taxa de remoção de NO pela superfície de A=200cm2.

R .





7) Peletes pulverizados, que podem ser aproximados por esferas de carbono de raio r0=1mm, são queimados numa atmosfera de oxigênio puro a 1450k e 1 atm. O oxigênio é transferido pela superfície da partícula por difusão, onde o oxigênio é consumido pela reação C+O2→CO2. A taxa de reação é de 1a ordem e sua forma é NO2= -K1CO2(r0), onde k1=0.1m/s. Negligenciando as variações em r0, determine o consumo de O2 em regime permanente em kmol/s. O coeficiente de difusividade para o O2 em CO2 é 1.71 10-4 m2/s.

R .
8) Um tubo contém uma mistura de He e N2 gasosa a 298k e 1 atm de pressão total, constante em toda extensão do tubo. Em um dos extemos, ponto 1, a pressão parcial pA1 do He é 0.6 atm e no outro extremo, a 20cm, pA2=0.2 atm. Calcule o fluxo de He em regime permanente quando DAB=0.687 cm2/s.
R .

9)Um reator catalítico de platina num automóvel é usado para converter monóxido de carbono em dióxido de carbono numa reação de oxidação da forma 2CO + O2 → 2CO2. Os gases de exaustão se difundem através de um filme de espessura L=10mm. Considere uma gás de exaustão que tem pressão de 1.2bar, temperaturade 500oC e fração molar de CO de 0.0012. Se a constante da taxa de reação é k1´´=0.005m/s e o coeficiente de difusão do CO na mistura é 10-4 m2/s, qual a concentração molar de CO por unidade de área de catalisador? Qual a taxa de remoção se K1´´ for ajustado de forma ao processo ser limitado pela difusão?


R .
10) Num tubo uniforme de 10mm de comprimento se difunde amoniaco gasoso (A) em...
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