A amônia é um gás para o qual existem vários métodos confiáveis de medida de sua composição em misturas gasosas. Para medir vazões mássicas em uma tubulação de gás natural, injecta-se amônia pura à tubulação com uma vazão constante de
durante 12 minutos. Cinco milhas a jusante do ponto de injecção, a concentração em estado estacionário da amônia é igual a
em massa. O gás a montante do ponto de injecção não contém quantidade alguma de amônia. Qual é a quantidade, em quilogramas por hora, de gás natural que escoa na tubulação?
Passo 1
Beleza, o enunciado diz que a gente injeta amônia pura numa tubulação de gás natural (que antes não tinha amônia) a uma vazão de 72,3 kg/min. Depois de 12 minutos e 5 milhas, o sistema atinge estado estacionário e a concentração de amônia é 0,382 % em massa. A pergunta é: qual a vazão mássica de gás natural que passa ali, em kg/h?
Conteúdo: é um balanço de massa simples usando fração mássica e conversão de unidades.
Conteúdo: é um balanço de massa simples usando fração mássica e conversão de unidades.
Passo 2
Teoria usada: a fração mássica
de um componente numa mistura é
Aqui, no estado estacionário,
Chamamos
a vazão mássica do gás natural (em kg/min).
Passo 3
Aplicando a definição de fração mássica ao estado estacionário:
Multiplicando ambos os lados por
:
Calculando o termo constante:
Então
Passo 4
Agora é só converter de kg/min para kg/h:
Resposta
A vazão mássica de gás natural é aproximadamente