Enunciado

132. Foram conduzidos experimentos de transferência de massa com um cilindro de naftaleno, com 18,4 mm de diâmetro e 88,9 mm de comprimento, submetido a um escoamento cruzado de ar em um túnel de vento de baixas velocidades. Após a exposição por 39 min a uma corrente de ar a uma temperatura de 26°C e a uma velocidade de 12 m/s, foi determinado que houve uma diminuição de 0,35 g na massa do cilindro. A pressão barométrica foi medida, sendo igual a 750,6 mm Hg. A pressão de saturação psat do naftaleno vapor em equilíbrio com o naftaleno sólido é dada pela relação psat = p × 10E, sendo E = 8,67 – (3766/T), com T(K) e p (bar) representando a temperatura e a pressão do ar, respectivamente. O naftaleno possui uma massa molar de 128,16 kg/kmol.

(a) Determine o coeficiente de transferência de massa por convecção a partir das observações experimentais.

(b) Compare esse resultado com uma estimativa feita com uma correlação apropriada para as condições de escoamento fornecidas.

Passo 1

Letra (a)

Calcule o coeficiente de transferência de massa por convecção.

h m = n A A s ρ A , s - ρ A , ∞   ( 1 )

Calcule o valor de  n A .

n A = ∆ m ∆ t

= 0,35 × 10 - 3 k g 39 × 60 s

= 1,49 × 10 - 7 k g s

Escreva a relação da pressão de saturação.

p s a t = p × 10 E       ( 2 )

Aqui, p é a pressão do ar e E é

E = 8,67 - 3766 T

Substituir  299 K   para T .

E = - 3,925

Calcular a pressão p .

p = 750,6   m m H g × 1 N m 2 2,953 × 10 - 4 H g × 1 i n 25,4   m m × 1 b a r 1 × 10 5 N m 2

= 1,0007   b a r

p s a t = 1,0007   b a r × 10 - 3,925

= 1,189 × 10 - 4   b a r

Obtenha as propriedades do vapor de ar saturado da água nas tabelas à pressão de saturação.

ρ A , s = 6,135 × 10 - 4 k g m 3

Calcule o coeficiente de transferência de massa por convecção.

h m = 1,49 × 10 - 7 k g s 5,138 × 10 - 3   m 2 6,135 × 10 - 4 k g m 3 - 0

= 0,0472 m s

Portanto, o coeficiente de transferência de massa por convecção é  0,0472 m s .

Passo 2

Letra (b)

O valor obtido do coeficiente de transferência de massa por convecção determinado por correlação apropriada é menor do que quando comparado ao coeficiente de transferência de massa determinado a partir das observações experimentais.

Resposta

  1. h m = 0,0472 m s
  2. Comparação em texto
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