Uma torre de absorção, operando a 20^circ C e 1 atm , foi utilizada para absorver SO2 a partir de uma mistura gasosa em agua. Para um ponto do equipamento a pressão parcial do SO2 na corrente gasosa foi 30 mmHg , e a concentração da corrente liquida em contato foi de 0,0344 lbmol de SO2 / ft^3 de solução. O coeficiente individual do filme a 20^circ C e 1 atm , foi kL=1,3 lbmol /(h ft^2 lbmol / ft^3) e kG=0,295 lbmol /(h ft^2 atm). Dados de equilibrio a 20^circ C são os seguintes:
Pressão parcial de SO2, mmHg 0,5 3,2 8,5 26 59
Concentração, lbmol/ft ^3 0,0191 0,0911 0,1738 0,388 0,681
a) Avaliar as concentrações interfaciais, cA, i e pA,i; ( 0,04 e 1,4 respectivamente)
b) Encontrar os valores da tabela abaixo, dando os varios coeficientes e forças motoras associadas:
Coeficientes Força motora
kG=(0,295 / 760) pA, G-pA, i=(28,6)
kL=(1,3) CA, i-CA, L=(0,0056)
KG=(3,88 times 10^-4) pA, G-pA^*=(28,8)
KL=(0,0134) CA^*-cA, L=(0,823)
c) Qual a percentagem da resistencia de transferência de massa global esta na fase de filme gasoso? ( cong 99 % )

Passo 1

Beleza, vamos começar resumindo o que a questão está pedindo. Temos uma torre de absorção operando a 20°C e 1 atm, onde estamos tentando absorver dióxido de enxofre ( SO2) de uma mistura gasosa usando água. Precisamos calcular algumas concentrações interfaciais e analisar a resistência de transferência de massa, especialmente focando na fase gasosa. Para resolver isso, vamos precisar entender conceitos de transferência de massa, como coeficientes de film e forças motoras, além de usar as relações de equilíbrio fornecidas.

Passo 2

Primeiro, vamos avaliar as concentrações interfaciais, cA, i, na fase líquida e a pressão parcial, pA, i, na fase gasosa. Essas são essenciais para entender como o SO2 está se distribuindo entre as duas fases.

Passo 3

Para encontrar cA, i, usamos a concentração na superfície líquida, que já foi fornecida como 0,0344 lbmol/ft³. Mas precisamos ajustar isso para a concentração interfacial cA, i. Geralmente, isso envolve considerar a diferença entre a concentração na interface e na fase líquida devido à transferência de massa.

Passo 4

Da mesma forma, para pA, i, usamos a pressão parcial na corrente gasosa fornecida, que é 30 mmHg. Precisamos converter isso para unidades compatíveis se necessário e considerar como a pressão parcial na interface se relaciona com a pressão parcial na fase gasosa.

Passo 5

Agora, vamos preencher os valores na tabela da parte b). Temos coeficientes como kG, kL, KG, e KL. Esses coeficientes representam a facilidade com que o SO2 se move entre as fases.

Passo 6

As forças motoras são as diferenças que impulsionam a transferência de massa. Para cada coeficiente, há uma força motora associada, como a diferença de pressão parcial na fase gasosa ou a diferença de concentração na fase líquida.

Passo 7

Finalmente, na parte c), precisamos calcular a porcentagem da resistência total de transferência de massa que está na fase gasosa. Isso nos ajuda a entender qual fase está limitando a eficiência da absorção.

Passo 8

Para calcular essa porcentagem, usamos a relação entre as resistências individuais nas fases gasosa e líquida. A resistência total é a soma dessas resistências, e a porcentagem na fase gasosa é dada pela resistência gasosa dividida pela resistência total, multiplicada por 100.

Resposta

A porcentagem da resistência de transferência de massa global que está na fase de filme gasoso é aproximadamente 99%.

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