Um processo de esgotamento a 20^circ C e 1,5 atm deve ser usado para transferir gás sulfídrico (H2 S) dissolvido em água para uma corrente de ar, através do contato direto. Nessas condições, a composição do soluto no seio da fase gasosa ( yA ) é igual a 0,01 , enquanto a composição no seio da fase líquida é ( XA ) é 6 times 10^-5. Os coeficientes individuais de transferência de massa no líquido e no gás são kx=0,3 kmol / m^2.s e ky=0,0045 kmol / m^2 s, respectivamente. A densidade da água é 993,6 kg / m^3. O coeficiente de Henry é 8,775 Pa. Considere imiscíveis solvente (ar) e diluente (água), e que a água é não-volátil. A massa molar do H2 S é 34 kg / kmol e da água é 18 kg / kmol. Determine:
a) os coeficientes individuais de transferência de massa. R: k^prime G=0,003 Kmol / m^2 s atm, k^primellcorner=5,435 x 10^-3 m / s
a) os coeficientes globais de transferência de massa KG e KL. R: KG=5,134 times 10^-4 kmol / m^2.s.atm e KL=4,505 times 10^-3 m / s

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado pede para calcular os coeficientes individuais de transferência de massa e depois os coeficientes globais para a transferência de gás sulfídrico (H₂S) de uma fase líquida (água) para a fase gasosa (ar). A gente vai precisar entender como funciona a transferência de massa entre duas fases, usar as composições dadas e aplicar as fórmulas corretas para chegar nos valores finais.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que são os coeficientes individuais de transferência de massa. Eles indicam a eficiência com que o soluto (no caso, H₂S) se move de uma fase para outra. Temos dois coeficientes: um para a fase gasosa ( k'G) e outro para a fase líquida ( k'L).

Passo 3

Para calcular esses coeficientes, vamos usar a relação entre os coeficientes fornecidos ( kx e ky) e os coeficientes individuais. A relação geral é:
k'G = kyP
k'L = kxrho
Onde:
  • ky é o coeficiente de transferência no gás (kmol/m².s).
  • kx é o coeficiente de transferência no líquido (kmol/m².s).
  • P é a pressão total (atm).
  • rho é a densidade da água (kg/m³).

Passo 4

Vamos calcular k'G:
k'G = kyP = 0,0045, kmol/m²cdots1,5, atm = 0,003, kmol/m²cdotscdotatm ²²

Passo 5

Agora, vamos calcular k'L. Porém, precisamos lembrar que a densidade ( rho) está em kg/m³ e a massa molar da água ( M) é 18 kg/kmol. Para ajustar as unidades:
k'L = kxrho = 0,3, kmol/m²cdots993,6, kg/m³ = 0,3993,6 approx 3,02 times 10^-4, kmol/kgcdotmcdots ²³
Agora, convertendo para m/s usando a massa molar:
k'L = 3,02 times 10^-4, kmol/kgcdotmcdots times 18, kg/kmol approx 5,436 times 10^-3, m/s

Resposta

Os coeficientes individuais de transferência de massa são:
k'G = 0,003, kmol/m²cdotscdotatm ²
k'L = 5,435 times 10^-3, m/s

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