trasferencia de calor e massa - Aplicações

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<p>03/10/2024, 11:15 Você acertou 6 de 10 questões Verifique o seu desempenho e continue treinando! Você pode refazer o exercício quantas vezes quiser. Verificar Desempenho 1 Marcar para revisão Considere um duto circular de 0,25 m de diâmetro e 10 m de comprimento cuja superficie interior está coberta de etanol. duto será secado mediante ar seco a 1 atm e 298 K com uma velocidade média de m/s. Se as seguintes propriedades são conhecidas, determine o coeficiente de transferência de massa. 1 atm) A 0,058 m/s B 0,085 m/s C 0,036 m/s D 0,006 m/s E 0,065 m/s X Resposta incorreta Opa! A alternativa correta é a letra D. Confira o gabarito comentado! Gabarito Comentado Primeiro precisamos saber o tipo de escoamento (laminar ou turbulento) e para isso utilizamos o número de Reynolds: 42517 De acordo ao anexo 3 observamos que para escoamento totalmente desenvolvido para tubos lisos, o escoamento é turbulento para valores acima de 10000 tal como 1/10</p><p>03/10/2024, 11:15 é neste caso. Para escoamento turbulento, neste mesmo anexo, encontramos que o número de Sherwood é: Sh = Onde o por definição é: DMB Por tanto, Sh: 0,023 (42517)0,8 (1,225)0,4 = 125,8 por definição do número de Sherwood é: Ou seja: hmassa : = D 2 Marcar para revisão Gás hidrogênio (H2) é armazenado a 298 K e 2 bar de pressão num tanque esférico de raio interno e externo de 2 me 2,02 respectivamente. o material do tanque é de (Ni). Assumindo as seguintes propriedades: Qual é o valor da taxa de transferência de massa por difusão pela parede em base molar? A kmol/s B kmol/s C kmol/s D kmol/s E kmol/s Resposta correta Parabéns, você selecionou a alternativa correta. Confira o gabarito comentado! Gabarito Comentado 2/10</p><p>03/10/2024, 11:15 Primeiro determinamos com os dados de solubilidade e pressão a concentração molar do H2 na interfase. Posteriormente, utilizamos a equação de taxa de difusão molar para esferas em estado estacionário e unidimensional. CH2-NI = (2 = 0,01504 Em base temos a taxa de transferência de massa para esferas: Ajustando para nosso sistema: = Assumindo que pela sílica ser um sólido, a concentração de H2 no lado oposto da parede é quase nula, ou seja, CH2.2 = por tanto: = 3 Marcar para revisão Considere uma peça de aço 1045 que experimenta um processo de descarbonização a 973 K. A difusividade da massa de carbono no aço a essa temperatura é de 1x 10-11 Determine o valor da profundidade abaixo da superfície do aço em que a concentração de carbono se reduz a 70% a partir do valor inicial da concentração como resultado do término do processo de descarbonização após 1 hora. Assuma que a concentração de carbono na superfície é nula durante o processo. A 0,098 mm B 0,256 mm C 0,326 mm D 0,225 mm E 0,273 mm Resposta correta Parabéns, você selecionou a alternativa correta. Confira o gabarito comentado! Gabarito Comentado Para um sistema transiente, a variação da concentração ou da fração mássica é definida assim: = 3/10</p><p>03/10/2024, 11:15 tanto: = erfc 2 AB t 2 D AB t Procurando no anexo 2, para um valor de \erfc(n) = 0, 3 encontramos um valor aproximado de 72. Ou seja: = 0,72 Para um tempo de 1j (3600s) temos: = 0,72 (3600 s) m ou 0, 273 mm 4 Marcar para revisão Uma peça de aço 1045 quente com uma concentração uniforme inicial de carbono de 0,45% em base mássica é exposta a uma atmosfera carburante durante 2 horas. Durante todo o processo, a concentração de carbono na superfície foi de 0,9%. A difusividade mássica do carbono no aço durante esse processo é uniforme e de 1x 10- 11 Qual é percentagem de concentração mássica a 0,1 mm? A 0,70% B 0,20% C 0,87% D 0,65% E 0,51% Resposta correta Parabéns, você selecionou a alternativa correta. Confira o gabarito comentado! Gabarito Comentado 4/10</p><p>03/10/2024, 11:15 Para um sistema transiente, a variação da concentração ou da fração mássica é definida assim: Para um valor de 0,0001 m obtemos a fração mássica desta forma: 0,0001 = 0,0045 termo erfc(0,1863) é determinando utilizando o anexo 2. o valor exato não está na tabela, por tanto, uma aproximação do valor de = = 0,0045 0,87% 5 Marcar para revisão Um tanque grande contém oxigênio (O2) a 1 atm e 298 K que desafoga para atmosfera através de um tubo de 2 m de comprimento e cujo diâmetro interno é de 0,02 m. Determine a taxa de difusão de massa (base mássica) sabendo as seguintes propriedades: = A 4,3 X 10-7 kg/s B 2,3 X 10-7 kg/s C 3,3 X 10-7 kg/s D 5,3 X 10-7 kg/s E 6,3 X 10-7 kg/s X Resposta incorreta Opa! A alternativa correta é a letra A. Confira o gabarito comentado! Gabarito Comentado Para um fluxo unidimensional através de um canal de área A da seção transversal uniforme, sem reações químicas homogêneas, temos: L L 5/10</p><p>03/10/2024, 11:15 No nosso caso em que conhecemos as pressões, e ajustando para nosso problema temos: A área é a da seção transversal da tubulação e a diferença de pressão desde o atm). = : 4 4 Substituindo na equação da taxa de difusão (base molar), sabendo que Ru é a constante universal dos gases, temos: = . Conhecemos a taxa de difusão em base molar, simplesmente mediante a massa molecular realizamos a conversão assim: = = 6 Marcar para revisão Ar escoa a 298 K e 1 atm sobre uma placa coberta de cloro de 5 m de comprimento com uma velocidade média de 3 m/s para secar a superfície. As seguintes propriedades são conhecidas: { Qual é valor do número de Sherwood (Sh)? A 1825 B 3658 C 2368 D 4352 E 1965 X Resposta incorreta Opa! A alternativa correta é a letra C. Confira o gabarito comentado! Gabarito Comentado 6/10</p><p>03/10/2024, 11:15 Primeiro precisamos saber o tipo de escoamento (laminar ou turbulento) e para isso utilizamos o número de Reynolds: = De acordo ao anexo 3 observamos que para conveção forçada sobre uma placa plana horizontal o escoamento é turbulento para valores acima de 5 X tal como é neste caso. Para escoamento turbulento, neste mesmo anexo, encontramos que o número de Sherwood é: Sh Onde o definição é: Sc = 1,418 Por tanto, Sh: : 2368 7 Marcar para revisão Ar com uma velocidade média de 2 m/s escoa sobre uma superfície plana coberta de metanol com um comprimento característico de As condições de escoamento são mantidas a 298 K e 1 atm, o coeficiente de convecção média de massa é de 0,030 m/s. Conhece-se as seguintes propriedades: ar-metanol = 1 atm) Determine o número de Sherwood (Sh). A 1983 B 2813 C 2013 D 1280 E 3785 Resposta correta Parabéns, você selecionou a alternativa correta. Confira o gabarito comentado! Gabarito Comentado 7/10</p><p>03/10/2024, 11:15 Número (adimensional) de Sherwood definido como: Sh DAB Por tanto: 2813 8 Marcar para revisão Considere uma placa de borracha que está em contato com gás (O2) a 298 Ke 3 bar. Assumindo as seguintes propriedades: Moz = 32 kg/kmol = 0.00312 (T Qual é o valor da concentração do nitrogênio na interfase com a borracha? A 0,0452 B 0,0069 C 0,0052 D 0,0075 E 0,0094 Resposta correta Parabéns, você selecionou a alternativa correta. Confira o gabarito comentado! Gabarito Comentado Utilizando o valor da solubilidade e da pressão parcial do gás, a densidade molar ou concentração do gás na interfase do sólido (borracha) é determinada por: = = (0,00312 kmol/m3.bar) (3 bar) = 0,0094 kmol/m3 9 Marcar para revisão Um tanque com uma parede de 0,02 m de espessura contém gás CO2 nas condições atmosféricas de 298 K e 2 atm. tanque tem um canal de área de seção 8/10</p><p>03/10/2024, 11:15 transversal de 0,01 e comprimento de 0,5 m acima do tanque. Deixando a tampa aberta do tanque de modo que tanto o CO2 e o ar experimentem contra difusão equimolar através do caminho de 0,5 m. As seguintes propriedades são conhecidas: { D CO2 Qual é o valor de taxa de difusão do CO2 em base molar através do caminho ou canal? A 0,08 kmol/s B 0,02 kmol/s C 0,09 kmol/s D 0,15 kmol/s E 0,07 kmol/s Resposta correta Parabéns, você selecionou a alternativa correta. Confira o gabarito comentado! Gabarito Comentado Primeiro determinamos o coeficiente de difusão para a pressão de 2 atm, assim: DAB,2 = 3/2 Como as temperaturas são iguais e somente a pressão que varia, temos: = 1 2 atm Para um fluxo unidimensional através de um canal de área A da seção transversal uniforme, sem reações quimicas homogêneas, temos: L = L . L No nosso caso em que conhecemos as pressões, e ajustando para nosso problema temos: CO2 = L Substituindo na equação da taxa de difusão (base molar), sabendo que Ru é a constante universal dos gases, temos: dif ,CO2 = 9/10</p><p>03/10/2024. 11:15 Exercicio Transferência De Massa - Aplicações T Sair Uma mistura de gás natural contém em base molar 70% de CH2 e 30% de Sabendo as massas moleculares descritas abaixo, qual é o valor da massa molecular da mistura? (MCH4 = 16 kg/kmol de Questão 9 10 A 7 kg/kmol 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 B 12 kg/kmol Corretas (6) Incorretas (4) C 4 kg/kmol Em branco (0) D 8 kg/kmol E 10 kg/kmol X Resposta incorreta Opa! A alternativa correta é a letra B. Confira o gabarito comentado! Gabarito Comentado A massa molar ou molecular de uma mistura é definida assim: Sabemos que as frações molares dos componentes são: = 0,7 YH2 = 0,3 Por tanto: 10/10</p>