Um soluto
é absorvido de uma corrente gasosa por um solvente líquido. Em um dado ponto, a concentração bulk das fases gasosa e líquida são, respectivamente,
and
. Para a temperatura e pressão de operação do sistema, os dados de equilíbrio são dados pela tabela a seguir:
0
0
0,05
0,022
0,10
0,052
0,15
0,087
0,20
0,131
0,25
0,187
0,30
0,265
0,35
0,385
Sabendo que os coeficientes de convecção mássicos das fases líquida e gasosa são, respectivamente,
e
, calcule as composições da interface e o fluxo de
entre as fases.
|
|
0 | 0 |
0,05 | 0,022 |
0,10 | 0,052 |
0,15 | 0,087 |
0,20 | 0,131 |
0,25 | 0,187 |
0,30 | 0,265 |
0,35 | 0,385 |
Passo 1
O enunciado trata da absorção de um soluto
de uma fase gasosa por uma fase líquida. Temos as concentrações de equilíbrio
(fase gasosa) e
(fase líquida), a curva de equilíbrio
dada em tabela, e os coeficientes de convecção mássicos
kmol/
s e
kmol/
s.
Conteúdo: modelo dos dois filmes (two-film model), onde há uma resistência à transferência de massa em cada fase e a interface está em equilíbrio. Vamos precisar da condição de continuidade de fluxo entre as fases e da relação de equilíbrio para determinar as composições na interface
e o fluxo de
.
Conteúdo: modelo dos dois filmes (two-film model), onde há uma resistência à transferência de massa em cada fase e a interface está em equilíbrio. Vamos precisar da condição de continuidade de fluxo entre as fases e da relação de equilíbrio
Passo 2
Pelo modelo dos dois filmes, o fluxo molar de
por área de contato é o mesmo nas duas fases e dado por
Na interface,
e
obedecem à curva de equilíbrio fornecida na tabela.
Passo 3
Igualando as duas expressões de
e substituindo
, obtemos a equação a ser resolvida para
:
Numericamente,
Como
está em tabela, aproximamos por interpolação linear nos intervalos apropriados e vamos ajustando
até satisfazer a igualdade.
Passo 4
Fazendo interpolação linear na região
, onde a tabela dá
a inclinação de
em função de
é
logo para um chute
temos
Substituindo em
os dois lados ficam numericamente próximos, confirmando
Passo 5
Finalmente, o fluxo de
(por unidade de área) é, por exemplo,
Resposta
As composições na interface são
e
,
e o fluxo de é
e o fluxo de