7/29/2019 Escrito clula de arnold acetona ar

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JESSICA MARINA SIGNORELLI TOLEDO

MARCELLE GUTH DE FREITAS BATISTA

PATRCIA SALLES ESCARASSATTI

CLULA DE ARNOLD

Trabalho apresentado disciplina de Fenmenos deTransporte III do curso de Engenharia Qumica, Setor deTecnologia, Universidade Federal do Paran.

Prof Dra.: Tirzh Lins Porto Dantas

CURITIBA

2013

7/29/2019 Escrito clula de arnold acetona ar

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Clula de Arnold

Foi desenvolvido um aparato para determinar o coeficiente de difuso da acetona (A) em ar (B). Algumas hipteses

simplificadoras e consideraes foram propostas:

1. Regime permanente;

2. Meio inerte;

3. Fluxo unidirecional (em Z);

4. Ar estagnado;

5. Temperatura e Presso

constantes;

6. Mistura gasosa ideal;

7. Ar desumidificado.

A seguir, ser apresentado o equacionamento matemtico do fenmeno estudado. A partir da Equao Diferencia

da Transferncia de Massa da espcie qumica A (EDTM):

A partir da hiptese 1 a variao da concentrao de A em relao ao tempo,

, considerado igual a zero e a

partir da hiptese 2 a taxa de reao, , zero. Alm disso, de acordo com a hiptese 3, o fluxo difusivo ocorreapenas na direo Z.

A partir da equao do fluxo global (EFG):

( ) Conforme a hiptese 4, , o que leva a . Assim:

Pela hiptese 5, como a temperatura e presso so constantes, a concentrao C e o coeficiente de difuso DAB so

constantes. Como:

Substituindo a Equao 5 na Equao 4, separando as variveis e integrando obtm-se a Equao 6.

[ ]

Pode-se relacionar a variao da altura da coluna do lquido A com o tempo da seguinte maneira:

( )

Igualando a Equao 7 com a Equao 6 e integrando, obtm-se a Equao 8.

[ ]

[ ]

Considerando a hiptese 6, a mistura gasosa se comporta como gs ideal, portanto:

Como uma corrente de ar carrega toda a acetona vaporizada presente no topo do tubo de vidro, a sua presso

parcial nesse ponto zero. Na interface lquido-vapor, a frao de acetona pode ser estimada pela lei de Raoult, pois

temos um equilbrio lquido-vapor.

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Substituindo a Equao 9 e 10 na Equao 8, obtm-se a Equao 11.

[

]

Pode-se perceber que a Equao 11 possui um comportamento linear. A Tabela 1, alm de apresentar os dados

experimentais, mostra os valores calculados de .Tabela 1 - Dados experimentais e valores de .

h (m) t (s) T (C) 0,0360

0,0370

0,0380

0,0400

0,0410

0,0420

0

3600

7800

10800

14400

17400

22,5

22,5

23,5

23,5

24,5

24,5

0

7,300E-05

1,480E-04

3,040E-04

3,850E-04

4,680E-04

Com os valores de

e

foi plotado um grfico que ento foi linearizado, e dessa forma

encontrou-se o atravs da comparao da Equao 11 com uma equao de reta, como pode ser observado pelaFigura 1.

Figura 1 Linearizao dos dados experimentais

Sabendo que:

[

] Sendo R=8,134 J/mol.K, T=23,5C (mdia das temperaturas), P=91,9 kPa (SIMEPAR. Disponvel em

), Psat=28,73 kPa (POLING, B. E; PRAUSNITZ, J. M.; O'CONNELL, J. P. The properties of gases and

liquids. 5th. ed. New York: McGraw-Hill, 2001. 669p.), MA=58,08g/mol[1]

, A,l=784,5 kg/m[1]

([1]CRC Handbook of Chemistry and

Physics, 90th ed. Boca Raton, FL: CRC, 2009) e DAB0C

= 0,110 cm /s (FAGHRI, A; ZHANG, Y. Transport Phenomena in

Multiphase System. Burlington, MA: Elsevier, 2006. 1030p.). Portanto o DAB obtido pela Equao 12 foi:

(Correo com a Correlao de Fuller, CREMASCO,2002).E o desvio entre o dado experimental e o encontrado na literatura de 3,852%. Mais detalhes do experimento

podem ser obtidos atravs do Making ofhttp://www.youtube.com/watch?v=Nyg7s4g4Reo&feature=youtu.be

y = 2,7897E-08x - 2,1407E-05

R = 0,97983

0.000E+00

1.000E-04

2.000E-04

3.000E-04

4.000E-04

5.000E-04

0 5000 10000 15000 20000

Z-Zo(m)

Tempo (s)

http://www.simepar.br/http://www.simepar.br/http://www.youtube.com/watch?v=Nyg7s4g4Reo&feature=youtu.behttp://www.youtube.com/watch?v=Nyg7s4g4Reo&feature=youtu.behttp://www.youtube.com/watch?v=Nyg7s4g4Reo&feature=youtu.behttp://www.youtube.com/watch?v=Nyg7s4g4Reo&feature=youtu.behttp://www.simepar.br/