Deseja-se absorver o amoníaco de uma mistura com ar, onde está a
volumares, usando-se a água pura como absorvente. A vazāo do gás afluente é de
e a do líquido afluente é de
. A composição final que se deseja no gás é de
em volume de
. A torre de absorção tem
de diâmetro e está recheada por selas de Berl, em cerâmica, de 1 in, e opera a
sob pressão atmosférica normal.
(a) Plotar a curva de equilíbrio e a curva de operação.
(b) Calcular os coeficientes de transferência de massa de cada uma das fases.
(c) Calcular o
, usando cada um dos cinco métodos esquematizados neste capítulo. Qual deles é o mais exato?
(d) Calcular a altura necessária da torre, usando os
e
calculados, com um valor médio da inclinação da curva de equilíbrio.
(e) Calcular a altura da torre necessária usando
e
.
(f) Calcular a altura da torre necessária usando
e $H_{L}.
(a) Plotar a curva de equilíbrio e a curva de operação.
(b) Calcular os coeficientes de transferência de massa de cada uma das fases.
(c) Calcular o
(d) Calcular a altura necessária da torre, usando os
(e) Calcular a altura da torre necessária usando
(f) Calcular a altura da torre necessária usando
Passo 1
O enunciado pede o dimensionamento de uma torre de absorção de
i) , , , , , ,
em água, usando-se ar contendo
em volume de
como gás afluente (
mol/s) e água pura como líquido afluente (
mol/s), com despojado de
no gás de saída de
em volume. Para resolver precisamos de:
a isoterma de equilíbrio líquido–gás (curva de equilíbrio), tipicamente dada por lei de Henry em função da temperatura (
) e pressão (
atm);
a equação da reta de operação, obtida pelo balanço material global e local do componente
;
os dados físico-químicos que permitam estimar os coeficientes de transferência de massa nos dois escoamentos (fase gás e fase líquida), usando correlações para empacotamento de Berl (diâmetro
in, altura equivalente de prato, velocidade, propriedades físicas);
os cinco métodos esquematizados no capítulo (Mollier–Brown, Onda, Gilliland–Sherwood, etc.) para cálculo de
;
o cálculo de altura pelo conceito de altura de teor equivalente (
,
) e número de unidades de transferência (
,
,
).
Sem a expressão numérica da isoterma de equilíbrio (constante de Henry para
em água a
) e sem as correlações exatas dos “cinco métodos” do capítulo, não há como traçar quantitativamente a curva de equilíbrio, nem calcular os coeficientes de transferência de massa, nem determinar
pelos métodos indicados, tampouco achar a altura da torre.
Passo 2
Para cada item (a) a (f) seria necessário dispor de:
– Constante de Henry a
C para N
–
O.
– Propriedades físicas do fluido (viscosidades, densidades, difusividades).
– Correlações de coeficientes de transferência para empacotamento Berl (por exemplo, e
,
).
– Definição matemática dos cinco métodos de cálculo de .
– Constante de Henry
– Propriedades físicas do fluido (viscosidades, densidades, difusividades).
– Correlações de coeficientes de transferência para empacotamento Berl (por exemplo,
– Definição matemática dos cinco métodos de cálculo de
Como esses dados e correlações específicas não foram fornecidos no enunciado, não é possível executar os cálculos nem produzir os gráficos ou respostas numéricas solicitadas.
Resposta
Não há como resolver quantitativamente os itens (a)–(f) sem a isoterma de equilíbrio numérica (lei de Henry) e sem as correlações dos cinco métodos indicados no capítulo.