transferencia de masa convectiva

En la región turbulenta adyacente a la de transición, la mayor parte de la transferencia ocurre por difusión turbulenta, con una porción pequeña causada por difusión molecular. La relación de la difusividad molecular de momento y la difusividad molecular de calor es designada como el número de Prandfi difusividad de momento = pr difusividad térmica Cn ,11 a k (3.4) La relación de la difusividad molecular de momento y la difusividad molecular de masa es designada como el número de Schmidt, que juega un papel importante en 26 la transferencia de masa por convección, análogo al número de Prandtl en la transferencia de calor por convección. =y 47 dC A AsT = 102 2 dm. movimiento se denomina transferencia convectiva de masa. caliza entre UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA UNIDAD DE INVESTIGACIÓN DE LA FACULTAD DE INGEN, Coeficiente de transferencia convectiva de masa El coeficiente de transferencia convectiva de masa establece la forma en, FUNDAMENTOS DE LA TRANSFERENCIA DE MASA Las operaciones de transferencia de masa tienen una gran importancia desde el pu, JUN Bill UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA UNIDAD DE INVESTIGACIÓN DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA INFORME FINAL DEL TEXTO "TEXTO: TRANSFERENCIA DE MASA CONVECTIVA" Autor: FABIO MANUEL RANGEL MORALES Profesor Colaborador: JOSÉ ÁNGEL PORLLES LOARTE Callao, 2019 PERU I ÍNDICE Página 01 I Índice II Prólogo 05 III Introducción 06 IV Cuerpo del texto 09 Capítulo I INTRODUCCIÓN 09 Capítulo II CONCEPTOS BÁSICOS Y DEFINICIONES 12 2.1 Transferencia de masa convectiva 12 2.2 Coeficientes de transferencia de masa 12 2.3 Caso I: Transferencia de A a través de B que no se transfiere 2.4 Caso II: Contradifusión equimolal 13 13 2.5 Relaciones entre los coeficientes de transferencia de masa 14 2.6 Ecuaciones de velocidad y unidades de los coeficientes de transferencia de masa 15 2.7 Teorías de transferencia de masa 16 2.8 Ejemplos de aplicación 23 2.8.1 Ejemplo 1 23 2.8.2 Ejemplo 2 25 Capítulo III PARÁMETROS SIGNIFICATIVOS EN LA TRANSFERENCIA DE MASA CONVECTIVA 26 Capítulo IV APLICACIÓN DEL ANÁLISIS DIMENSIONAL EN LA TRANSFERENCIA DE MASA CONVECTIVA 32 4.1 Transferencia por una corriente que fluye bajo convección forzada 32 4.2 Transferencia por una fase cuyo movimiento se debe a la convección natural 35 1 4.3 Correlaciones para transferencia de masa Convectiva 37 4.4 Ejemplos de aplicación 41 4.4.1 Ejemplo 4.1 41 4.4.2 Ejemplo 4.2 44 4.4.3 Ejemplo 4.3 46 4.4.4 Ejemplo 4.4 49 4.4.5 Ejemplo 4.5 51 4.4.6 Ejemplo 4.6 54 4.4.7 Ejemplo 4.7 56 4.4.8 Ejemplo 4.8 57 4.4.9 Ejemplo 4.9 58 4.4.10 Ejemplo 4.10 60 Capítulo V ANALOGÍAS ENTRE TRANSFERENCIA DE MASA, CALOR Y CANTIDAD DE MOVIMIENTO 63 5.1 Analogía de Reynolds 64 5.2 Analogía de Prandtl 65 5.3 Analogía de Von Karmán 65 5.4 Analogía de Chilton-Colburn 66 5.5 Ejemplos de aplicación 67 5.4.1 Ejemplo 5.1 67 5.4.2 Ejemplo 5.2 70 5.4.3 Ejemplo 5.3 72 5.4.4 Ejemplo 5.4 76 5.4.5 Ejemplo 5.5 78 Referenciales 1 81 VI Apéndice 83 VII Anexos 85 Anexo I Constante Universal de los Gases An 86 Anexos II Valores experimentales de difusividad de gases 87 Anexos III Valores experimentales de difusividad de líquidos 88 1/4 2 TABLA DE CONTENIDO ÍNDICE DE TABLAS Página Tabla 1 Conversiones entre coeficientes de transferencia de masa 15 Tabla 2 Ecuaciones de velocidad para gases 15 Tabla 3 Ecuaciones de velocidad para líquidos 16 Tabla 4 Grupos adimensionales correspondientes a la transferencia Tabla 5 de masa y calor 30 Longitud característica para calcular número de Reynolds 31 3 ÍNDICE DE FIGURAS Página Figura 1 Teoría de la película 16 Figura 2 Teoría de la penetración 18 Figura 3 Teoría combinada de renovación de la superficie de la película 21 Figura 4 Teoría de estiramiento superficial Figura 5 Perfiles de velocidad y concentraciones para un fluido que fluye sobre una superficie sólida 23 27 4 II PRÓLOGO El propósito del presente texto de nivel universitario es proporcionar información y herramientas básicas para el mejor entendimiento de la TRANSFERENCIA DE MASA CONVECTIVA, la cual es presentada de una forma sistemática y ordenada para que sirva de complemento a la formación que se brinda en el aula y como una orientación en el estudio y reforzamiento de las enseñanzas brindadas por el profesor, lo cual significará un valioso aporte para los alumnos de Ingeniería Química. Concepto de etapa o resistencia controlante De acuerdo con las expresiones anteriores ([19] y [22]), el flujo de A medido en la interfase es, 0 = ( ∗ − ) = ∗ − 1 + [24] Obsérvese que el flujo de A es igual a la fuerza impulsora global dividida por la resistencia global, suma de la resistencia que opone la película de gas (1/ky) y de la que opone la película de líquido (HA/kx). Considérese pues la transferencia de masa de un componente A entre una fase gas G, donde la fracción molar del componente A es y y una fase líquida L donde dicha fracción molar se expresa como x. Nótese que, de aquí en adelante, para simplificar la notación no se incluirá el subíndice A en las expresiones de fracción molar. El gradiente de concentración en la película es el característico del estado estacionario. Es de vital importancia conocer estas operaciones, ya que es muy raramente que un proceso químico no requiera previamente tratar, purificar, separar sus materias primas y/o productos terminados. coeficiente global de transferencia referido a la fase gas. En el caso de una absorción NA0L tendrá signo positivo, ya que la transferencia se produce desde la interfase hacia el seno del fluido. View transferencia convectiva de masa.pdf from VARIOS XFGSRFGH at Universidad TecMilenio. v = velocidad promedio del fluido. This preview shows page 1 - 4 out of 12 pages. z = posición a lo largo de la película, medida desde la parte superior. Cuando prevalece la difusión molecular, los diferentes componentes presentes en una fase poseen coeficientes de transferencia de masa que a pesar de que difieren entre sí, esta diferencia no es muy grande, esto ocurre tanto para gases como para líquidos. En esta situación podríamos estimar los coeficientes de transferencia de masa desde los coeficientes de transferencia de calor o desde los factores de fricción. Mc Book Interamericana. s/m2 Solución: A= Etanol B= Aire T= P= R= Maire = v= D= PA 1 = 298 700 62.364 29 0.9 7.5 0.075 59 K mm Hg mm Hg m3/kmol K rrils cm mm Hg 60 PA2 = 25 mm Hg T1 = 273K P1 = 760 mm Hg DAR] = 1.0200E-05 m2/s DAR = 1.2630E-05 m2/s Paire = 1.8490E-05 N s/m2 Paire = 1.0923 lb/pie3 P FM 4,, RT Movimiento del Fluido.- Dentro de tubos circulares. Esto conduce a la relación DAR d dY A — C As ) m) Esta relación puede ser reacomodada en la siguiente forma: d (C A —C A )/dy ro (C A —c As ) 28 Multiplicando ambos lados de ecuación anterior por una longitud característica, L obtenemos la siguiente expresión adimensional: dy d (C.A — C As )I DAB ' As — C A. El perfil de velocidades no se ve afectado por la transferencia de masa; por lo tanto, la rapidez de transferencia de masa es baja. Entonces, las condiciones en la ecuación 2.15 son C40 C4= {CA Í CAO en O = O para toda z en z = O para O » O (2.16) en z = co para toda z Resolviendo la ecuación 2.15 se obtiene un flux promedio durante el tiempo de exposición, = 2(CA; — C40 ) (2.17) Comparando con la ecuación 2.7 kijp, -2 i DAR nO (2.18) 19 2.7.3 Teorías de renovación de la superficie Danckwerts señaló que la teoría de Higbie, con su tiempo constante de exposición de los remolinos de fluido en la superficie, es un caso especial de lo que puede ser un panorama más realista, en donde los remolinos estén expuestos a diferentes intervalos de tiempo. En ella se verifica el transporte de especies debido a un desplazamiento global de la masa de fluido.eXpresión generalTipos de transferenciaLa transferencia de . (Treybal, 2000) 2.7.4 Teoría combinada de renovación de la superficie de la película Dobbins se interesó en la rapidez con que absorben oxígeno los arroyos y ríos en movimiento; señaló que la teoría de la película (la, a Dile) 20 supone que los elementos superficiales están lo suficientemente expuestos para que el perfil de concentración dentro de la película sea característico del estado estacionario; asimismo, indicó que las teorías de penetración y de renovación de la superficie (lec a D"AB) suponen, por el contrario, que los elementos superficiales se encuentran a una profundidad infinita y que el soluto, que se está difundiendo, nunca alcanza la región inferior de concentración constante. En ella se verifica el transporte de especies debido a un desplazamiento global de la masa de fluido Expresión genérica Aquí hay algunos remolinos y la transferencia de masa es la suma de la difusión turbulenta más la molecular. Coeficientes globales de transferencia de masa Los coeficientes que se han manejado hasta ahora son coeficientes individuales, ya que se refieren únicamente al transporte de masa entre una interfase y el seno de un fluido. Coeficiente de transferencia de masa convectiva - (Medido en Metro por Segundo) - El coeficiente de transferencia de masa por convección es una función de la geometría del sistema y la velocidad y las propiedades del fluido similar al coeficiente de transferencia de calor. Vidj. Figura 5. fabyGM. de diámetro interior. La mayor parte de la transferencia de masa se verifica por difusión molecular, puesto que hay pocos o ningún remolino presente. No hay disipación viscosa de energía. Learn how we and our ad partner Google, collect and use data. A continuación se enumeran las variables importantes, sus símbolos y sus representaciones dimensionales. » El término de la derecha de la ecuación anterior es la relación del gradiente de concentración en la superficie con un gradiente de concentración total o de referencia; Consecuentemente, puede considerarse que es una relación de la resistencia a la transferencia de masa molecular con respecto a la resistencia del fluido a la transferencia de masa por convección. La figura 1 ilustra varios casos de transferencia convectiva. Esta teoría de la película funciona bien cuando se trabaja con un flux de transferencia de masa elevado, el efecto de la transferencia de masa sobre la transferencia de calor y al predecir el efecto de la velocidad de una reacción química sobre la transferencia de masa. Consecuentemente, se asume que no hay resistencia a través de la propia interfase lo que significa, por otro lado, que en la interfase se dan condiciones de equilibrio de fases. 15 Tabla 3 Ecuaciones de velocidades pan líquidos Caso I Caso II Difusión de A a Contradifusión través de B que no equimolal Unidades del coeficiente se difunde N A =kL ACA NA = N A =kx4X A NA = ;CL AC A moles transferidos área-tiempo-mol/vol moles transferidos área-tiempo-fracción mol TREYBAL, R. E. (2000). La convección tiene lugar a través de la . Para el flujo turbulento una dependencia menor, proporcional a U, en donde n puede ser desde casi cero hasta 0.8 o 0.9, según las circunstancias. Competencia. 23 ATA = 7.1435E-06 kmol/m2 s /VA = 7.1435E-06 kmol/m2 N A = kG(Pm — P.42)) N ky (ym — yA2) ) 2.8.2 Ejemplo 2.2 La absorción de un soluto A de una mezcla se realiza en una columna de paredes mojadas por un solvente a 1 atmósfera y 25 °C. Course Hero member to access this document, 4.2-ESTRATEGIAS-BASICAS-JUST-IN-TIME.pptx, Procesos extractivos quimicos y de la construccion Control semana 4 Xavier Rios.docx, Cinética de iones ferricos con yoduros.pdf, ACTIVIDAD 1 - CAMBIO ORGANIZACIONAL Y GESTION ESTRATEGICA.docx, Instituto Tecnologico de Matamoros • ART MISC, Universidad Nacional Autónoma de México • QUIMICA CINETICA, Santiago Christian School • WORLD LIT 101, Universidad Nacional Autónoma de México • FQ 1308, Technological Institute of Toluca, Metepec, Tema 4 - 4.2 Entropía y su expresión matemática.pptx, National Polytechnic Institute • QUÍMICA 5563, National Open and Distance University • INGENIERIA 100404, Universidad Nacional de Ingeniería • INGENIERí PQ 423, Technological Institute of Toluca, Metepec • DEPARTAMENTO DE QUIMICA NA, National Polytechnic Institute • TERMODINAMICA 101,203, Copy of Chapter 16 Specific Heat and Heating Curve Homework.pdf, 158 What marks particular attendants of the holiday as members of their forest, either binary like employment status or non negative like hours worked weeks, IF This is then modulated by the analog RF quadrature modulator to create a SSB, 233 Ganglion cells Cells in the visual system that integrate impulses from many, Establishing a trustworthy relationship.docx, The Recording Process Chapter 2 Same as above 4 The Recording Process Chapter 2, CHCCCS023 Learner workbook Version 1.1 (1).docx, WEEK 1-2 DOLORKELLYGRACE HUMSSA ENTREPRENEURSHIP.pdf, Cabeza Inspección Microcefalia Cinta Documentar la simetría de la cabeza Cara. Empresa. 0.79000 = 0.11129 SíD = 0.15833 Se — p D AB Re = DG a =6(I— e)/ dp D = DSCX 55 YA! La determinación del coeficiente de transferencia de masa no es una tarea simple. Para lograrlo, se incrementa la velocidad del fluido hasta obtener una transferencia de masa turbulenta. El flujo turbulento resulta del movimiento de grandes grupos de moléculas y es influenciado por las características dinámicas del flujo. New York. Relaciones entre las unidades de energía mecánica y energía calorífica: 1 kcal = 4.186 Joule. La disminución de concentración es muy pequeña, pues los remolinos tienden a mantener la concentración uniforme. Fuerzas impulsoras en transferencia interfásica de masa 21 Tema 3. 19 Tema 3. Flujo del fluido 2. Operaciones con Transferencia de Masa. Transferencia de masa convectiva y entre interfases. Este proceso de transferencia se produce debido a la interacción entre las moléculas que conforman los cuerpos, así aquellas moléculas que están a mayor temperatura vibran con mayor rapidez chocando con aquellas menos energéticas (con temperaturas más bajas . ES CUANDO UNA SUSTANCIA A PASA A LA SUSTANCIA B PARA ENCONTRAR EL EQUILIBRIO DINÁMICO. Our partners will collect data and use cookies for ad targeting and measurement. 5.1 Transferencia de Masa Por Convección. 1 4 P,DA. ̇ [] [] Podemos escrever o fluxo de massa: ̇ ̇ ̇ [] De uma maneira simplista, podemos dizer que o coeficiente Transferencia convectiva de masa 4.6.1. Para nuestro caso n = 6, r = 3, por lo tanto el número de grupo de adimensionales para este problema será tres. Want to read all 12 pages. Nótese que el subíndice 0 hace referencia a la interfase. Dicha gota, si es lo suficientemente grande, tiembla, oscila y cambia de forma, tal como se muestra esquemáticamente en la figura 4. (Audio inicia en minuto 1:3. 29 Tabla 4 Grupos adhnensionales correspondientes a la transferencia de masa y calor N° Transferencia de Masa Transferencia de calor Concentración adimensional Temperatura adimensional t — ti 12 — ti C4 C 1 C A2 — C Al Número de Reynolds Número de Reynolds Gl = Ll Re = 1 vP = fi P P Re= 2 fi Número de Prandtl Número de Sclunidt 3 Se = pDAB pr D AB Número Nusselt Número de Sherwood Sh= FI _kG PBmRTI cDAB Pr DAB kcPBAll k' Á. Otra correlación que, probablemente, es mejor es la siguiente 0,70 1/3 = 3,6 ( ) ( )−2,0 [14] No obstante, si se conociesen valores de los coeficientes volumétricos de transferencia de masa para el gas kCGa y para el líquido kCLa siendo a la superficie específica del relleno (100-1000 m2/m3), estos valores podrían usarse para estimar los coeficientes en otras condiciones de operación o incluso otras especies que se transfieran usando las siguientes relaciones, ∝ 0,67 (/ )0,8 (/ )0,5 ∝ 0,5 (/ )0,75 donde L (kg/m2s) y G (kg/m2s) son los caudales másicos de líquido y gas por m2 de sección transversal de torre, DL y DG (m2/s) son las difusividades del componente que se transfiere a través de la fase líquida y de la fase gas respectivamente y ρL y ρG las densidades de la fase líquida y de la fase gas. 842 x10' N . Estos coeficientes se interpretarán a la luz de la teoría de la doble película. 5.3. 63 La similitud entre los fenómenos de transferencia y, de acuerdo con ello, la existencia de analogías, requiere que se presenten las siguientes condiciones dentro del sistema: Las propiedades físicas son constantes. Este tipo de torres se emplean en operaciones de absorción, stripping y destilación. 5.1 Analogía de Reynolds El primer conocimiento del comportamiento análogo de masa, calor y momento fue reportado por Osborne Reynolds en 1874. Para lograr separar los componentes de una solución será necesario poner esta solución en contacto con otra fase insoluble, la rapidez con la que se transfiera un componente de una fase a otra será proporcional a un coeficiente que será llamado coeficiente de transferencia de masa y dependerá también del grado de desviación del sistema del equilibrio. La fuerza impulsora global referida a la fase gas (y* y) puede expresarse en la forma siguiente, ∗ − = (0 − ) + ( ∗ − 0 ) Ahora bien, el segundo sumando se puede escribir en términos de la fuerza impulsora individual para la fase líquida, ∗ − 0 = ( − 0 ) Consiguientemente, ∗ − = (0 − ) + ( − 0 ) 22 [21] Tema 3. New York. En un punto de la columna la presión promedio de etanol vapor es de 25 mm Hg. El dióxido de carbono se sublima en la corriente de aire con un flujo de 2 mis a una velocidad de liberación total de 2.29 x 104 mol/s. (Treybal, 2000) 2.7.5 Teoría de estiramiento superficial Lig,htfoot y colaboradores en un modelo promisorio, han aplicado los conceptos de penetración-renovación de la superficie a situaciones en donde cambia periódicamente con el tiempo la superficie interfacial a través de la cual sucede la transferencia de masa. Si 35 las variables centrales son DAB,L y p, los tres grupos pi que se forman son = DtLbmcke '2 = DAdBefi f P 3 Y 2T 3 =DIBLh pi gAp Solucionando para los tres grupos pi, obtenemos 1 k L = NuAB D AB — el número de Nusselt para la transferencia de masa o número de Sherwood , 2 =P D AB 1 Sc fi el reciproco del número de Schmidt, y 71" 3 = L3 g A p A fi » 1B Si se multiplica rt2 por 7c3, se obtiene parámetro adimensional análogo al número Grashof en la transferencia de calor por convección natural, f p D A8 )(1. Durante el tiempo 0,1a partícula líquida está sujeta a difusión en estado no estacionario o penetración del soluto en la dirección z; como aproximación, puede aplicarse la ecuación 2.15 acA = DABa2cA as az2 (2.15) Cuando hay tiempos cortos de exposición y una difusión lenta en el líquido, las moléculas de soluto en solución nunca pueden alcanzar la profundidad zb, correspondiente al espesor del remolino; por ello, desde el punto de vista del soluto, zb es básicamente infinito. Por consiguiente, vo, Aquí: h _f pvo,Cp 2 h es el coeficiente de transferencia de calor. Si las variables centrales son DAB, 13, y D, los tres grupos pi que se formarán son D B pb Dekc 7(2 =Dd4BPeDiv z3 =DigiB ph Di p Substituyendo las dimensiones para rt rr,=Dfful ph Inc a b = (f t ) (7 3 (t) 33 si se igualan los exponentes de las dimensiones fundamentales por ambos lados de la ecuación, se tiene L: O = 2a — 3b + c + 1 t: 0 — a — 1 M:0 = b Solucionando estas ecuaciones resulta, a=-1 b=0 y c=1 por lo tanto keD DAR que es el número de transferencia de masa de Nusselt o de Sherwood. Con su cuenta de 400 hilos, Tecnología de batería: Ión de litio. fabyGM. Rango .- Ecuación .- Re = 4000 a 60000 Se = 0.6a 3000 D = 0.023 Re'°7 Sh = 0.023 Re"' Sem Sc = 1.3403 Sc = Re = 3987.5744 Re= Sh= 24.7011 pD Dvp 1-1 Sh = 0,023 ReQ83 &in poi = 641.0000 mm Hg PB2 = 675.0000 mm Hg pum= 657.8536 mm Hg 61 kG = 2.3816E-07 NA= kmoVs m2 mm Hg kG=. En el flujo laminar, el fluido circula con una trayectoria más o menos recta y su comportamiento puede describirse por medios matemáticos. Este es el tipo de transferencia de masa que se da en operaciones de separación tales como la absorción, la destilación y la extracción con disolventes. Pm kG = St G lbmol/h pie2 atm k0= 3.48600 PBAIM AV 4.4.7 Ejemplo 4.7 Determine el número de Schmidt para el metano! Es de vital importancia conocer estas operaciones, ya que es muy común que un proceso químico requiera previamente tratar, purificar, separar sus materias primas y/o productos terminados. Segunda edición Al principio, la concentración del gas disuelto en el remolino es CA0 invariablemente; se considera que internamente el remolino está estancado. La presión parcial de A en la fase gas es 0,08 atmósferas. En particular, la difusión de masa en una dimensión, esta descrita por la Ley de Fick como: dC =-DAB A dz (5.1) De modo semejante al conducción de calor esta descrita por la ley de Fourier como: , d7' q= -K - dz (5.2) Donde la k es la conductividad térmica. La longitud del tubo es 1,25 m. Calcule la composición del ácido benzoico a la salida. Transferencia convectiva de masa La velocidad de transferencia de masa entre dos fases fluidas se expresará en términos de unos nuevos coeficientes llamados coeficientes globales de transferencia de masa. (Rangel, 2009). Esto es aplicable para la transferencia de masa mediante remolinos turbulentos de gases. Guardar. *8Ì$'2&(17( Tema 2. . Además, este modelo permite tratar de forma sencilla casos en los que el componente que se transfiere no solo se difunde sino que además reacciona con algún otro componente del fluido. agua(27 °C) = 1 .0 g I cm' aagua(27 °C)= 0.871 cP DAB = 1.3 x10-5 cm2 I S CA, = 0.03 gmol I II D = 2 = 0.036 (Rer25 Solución: A= B= Ac. Transferencia convectiva de masa La ecuación de transferencia a través de la película de gas será entonces, 0 = (0 − ) donde y0 es la fracción molar de A en la interfase. Expo Cuitlahuac. Determine el valor del coeficiente de transferencia de masa del CO2 que se sublima en el aire que fluye bajo las condiciones del experimento. La teoría de la película establece que z en la ecuación 2.14 NA NA — N4 a_ NAr NB CA, DABC F in N A+ N a Cr z N A C (2.14) NANB CT es zF, o espesor efectivo de la película, el cual depende de la naturaleza de las condiciones de flujo. Por tanto una buena separación dependerá del gradiente de concentración, es decir de la desviación del equilibrio y en menor grado de la diferencia entre coeficientes de transferencia de masa. Hay entonces una transición gradual en esta región S-7 7 entre una transferencia que se verifica principalmente por difusión molecular en un extremo basta la que es de tipo turbulento, en el extremo opuesto. La transferencia de masa por convección implica la transferencia de un material entre una superficie límite y un fluido que se mueve o entre dos fluidos relativamente inmiscibles, en movimiento. New York. escoamento laminar ao longo da superfÍcie de uma placa plana: escoamento turbulento ao longo da superfÍcie de uma placa plana: cÁlculo do coeficiente de transferÊncia de masssa convectiva:, 0,664 re 12 sc 13 d k l sh ab ml , 0,036 re 0,8 sc 0,33 d k l sh ab ml escoamento laminar no interior de um tubo: 1 3 re La velocidad del gas es 0,9 m/s . Algunas Correlaciones para Transferencia Convectiva de Masa INTERFASES FLUIDO-FLUIDO GEOMETRÍA CORRELACIÓN NOTAS película descendente 05 0 69. z. AB zv = Sh D Para coeficiente l ocal de transferencia de masa. Aunque los líquidos y gases generalmente no son muy buenos conductores de calor, pueden transferir calor rápidamente por convección . No hay emisión o absorción de energía radiante. 8.0975E-06 kmol/s m2 ShD AB P pe„,RTD Ar A = kG(PAl - P A2)) 62 CAPÍTULO V ANALOGÍAS ENTRE TRANSFERENCIA DE MASA, CALOR Y CANTIDAD DE MOVIMIENTO Las analogías entre la transferencia de masa, calor y momento tiene su origen tanto en la descripción matemática de los efectos como en los parámetros fisicos usados para la descripción cuantitativa. La ecuación similar que describe la transferencia de momento está dada por la ley de Newton y es: =-p Donde dv dz T (5.3) es el flujo de momento (o el esfuerzo de corte) y p es la viscosidad del fluido. mecánica se mide a partir del peso de los cuerpos y su altura de caída, y. el calor mediante la masa de agua y la elevación de su temperatura. Los coeficientes de transferencia de masa controlan la rapidez con la cual se alcanza 9 el equilibrio, el tiempo necesario para la separación, tamaño y costo del equipo de separación a emplear. No se produce energía o masa dentro del sistema. Cada proceso usa una ley simple combinada con un balance de masa, energía y movimiento. All rights reserved. 5.3 Analogía de Von Karmán Von Karmán, en 1939, extendió la analogía de Prandtl para incluir la existencia de una zona amortiguadora, entre la subcapa laminar y la de turbulencia. Cuando prevalece la difusión molecular, los diferentes componentes presentes en una fase poseen coeficientes de transferencia de masa que a pesar de que difieren entre sí, esta diferencia no es muy grande, esto ocurre tanto para gases como para líquidos. Esto depende de las condiciones de operación, especialmente el régimen de circulación, las propiedades del fluido y la geometría del sistema. Exposicion U2. En la primera, adyacente a la superficie, existe una subcapa delgada en forma de película viscosa. El valor del coeficiente de película de transferencia de masa es 9.0 x10-4 mis . Esto se debe a que los remolinos que contienen soluto se mueven con rapidez de una parte de fluido a otra, transfiriendo cantidades relativamente grandes de soluto. Solución: R= 293 1.01E+05 Pa Pa 8.314 m3/mol A= 1.00E-03 T= P= m2 57 v= 2 1.50E-05 DAB = MIS m2/s v= 1.55E-05 m2/s N'A = 2.29E-04 mol/s p°A = 5.72E+06 Pa PAI = 5.72E+06 Pa PA2 = 0.00E+00 Pa 4.00E-08 mol/m2 s Pa kG = kG = N A A (P41 4.00E-11 kG = - 1342) lanol/m2 s Pa 4.4.9 Ejemplo 4.9 Agua pura a 27 °C está fluyendo a una velocidad de 3,5 m/s a través de un tubo de 6 mm de diámetro interior, cubierto de ácido benzoico. INTRODUCCIÓN. Segunda edición. Para penetración rápida (DA8 grande), para la rapidez de renovación superficial pequeña (s pequeña) o para 21 elementos superficiales de poco espesor, los coeficientes de transferencia de masa adquieren el carácter descrito por la teoría de la película; por lo contrario, para penetración lenta o renovación rápida, se sigue la ecuación 2.20. Operaciones con Transferencia de Masa New York. Consideremos la transferencia de masa del soluto A desde un sólido hasta un fluido que fluye sobre la superficie del sólido, en la figura 5 se representa el perfil de concentraciones y velocidad . Incluso algunas de las publicadas son específicas de la operación que se lleva a cabo en la columna empacada (destilación, absorción). El coeficiente de transferencia convectiva de masa establece la forma en que se realiza el movimiento de masa por convección.Para la transferencia turbulenta de una masa C constante, se obtiene mediante la expresión: = (+) En ella, D es la difusividad molecular en m²/s y es la difusividad de masa de remolinos en las mismas unidades. 16 Tema 3. Como resultado de la lentitud de difusión, se produce una gran caída de concentración a través de esta película. Para evitar tener que operar con concentraciones en la interfase se emplean los coeficientes globales de transferencia de masa. fracción molar de A de equilibrio con una fracción molar de A en fase gas y, esto es, x* =y/HA (ver Figura 6). Para que el fluido tenga un flujo convectivo se requiere que pase sobre otro fluido en el que sea inmiscible, o sobre una superficie sólida. En las Industrias de los procesos químicos y físicos, e inclusive en el de las industrias alimentarias existen, muchas operaciones comunes, regidas quizás por los fenómenos de transferencia de masa y calor, temas que. 2.1 Transferencia de masa convectiva 12 2.2 Coeficientes de transferencia de masa 12 2.3 Caso I: Transferencia de A a través de B que no se transfiere 2.4 Caso II: Contradifusión equimolal 13 13 2.5 Relaciones entre los coeficientes de transferencia de masa 14 2.6 Ecuaciones de velocidad y unidades de los coeficientes de transferencia de masa 15 Ronald F. Clayton Page 1/10 January, 02 2023 Solucionario-Transferencia-De-Calor-Y-Masa-Cengel-4 . 5.1. La transferencia de masa es debida a la fuerza impulsora de la concentración Cids —CA . Aunque el modelo que a continuación se desarrolla se refiere a la transferencia de masa entre un gas y un líquido también es aplicable a la transferencia entre dos líquidos inmiscibles (extracción con disolventes). Transferencia convectiva de masa. Por otro lado, y por la misma razón, la evaluación experimental de estos coeficientes obliga a conocer o a medir dicha fracción molar interfacial. Al igual que el coeficiente de transferencia de calor están relacionados con las propiedades 12 del fluido, las características dinámicas del fluido que fluye y la geometría del sistema específico de interés. Transferencia interfásica de masa 20 Tema 3. Esta difusión turbulenta (o transferencia de remolinos) es muy rápida en comparación con la transferencia molecular. Course Hero uses AI to attempt to automatically extract content from documents to surface to you and others so you can study better, e.g., in search results, to enrich docs, and more. JUN Bill Learn how we and our ad partner Google, collect and use data. Esta relación se hace exacta 64 cuando los números de Prandtl y Schmidt son iguales a uno. Mc Graw-FEll Book Interamericana. Puesto que el término de flujo total N A -i-NB de la ecuación 2.13 es cero para la contradifusión equimolal, F = k ty (gases), y F = k' x (líquidos). ̇ = taxa de transferência de massa na direção x (massa/tempo); A = área da seção normal ao fluxo de massa; dC A /dx = gradiente de concentração na direção x; D AB = coeficiente de difusão ou difusividade de massa de A em B. Las separatas que el autor ha venido utilizando y brindando al estudiantado durante muchos años, han sido mejoradas a través del tiempo incorporando cada vez conocimientos actualizados sobre la materia, lo que redunda en un beneficio para los alumnos que cursan dicha asignatura y que ha permitido al autor definir el contenido del presente texto. Los controles de carga son anticuerpos que se utilizan para detectar proteínas dentro de las muestras. La interfase líquido-gas es entonces un mosaico de elementos superficiales con diferentes registros de tiempo de exposición y puesto que la rapidez de penetración del soluto depende del tiempo de exposición, la rapidez promedio por unidad de área superficial debe determinarse sumando los valores individuales. Solo cuando el sistema alcance el equilibrio cesará la transferencia del componente. Estos son: Análisis dimensional apoyado en datos experimentales. Reynolds postuló que los mecanismos para la transferencia de momento, energía y masa eran idénticos. 5.2. Teoría o modelo de la doble película (Figura 5) De acuerdo con este modelo se asume que a ambos lados de la interfase existen sendas películas de fluido estacionario o en régimen laminar en donde se concentra toda la resistencia a la transferencia de masa entre las dos fases. En consecuencia, la a DnAB, en donde n puede tomar cualquier valor entre los límites 0.5 y 1, lo cual explicaría muchas observaciones. Address: Copyright © 2023 VSIP.INFO. La analogía de Reynolds es interesante porque sugiere una relación muy simple entre los diferentes fenómenos de transporte. Esta difusión turbulenta (o transferencia de remolinos) es muy rápida en comparación con la transferencia molecular. PA =(600)xA en atm Calcule la velocidad de absorción de A en kmol/m2 s. Solución: PT = T= XAi = 1 atm 298 K 0.00002 fm pAG = kc = R= H= 0.08 atm 9.00E-04 m/s 0.082057 atm m3/kmol K 600 atm/fm pAi = 0.01200 N A = kj C „fe p., = 600xA, atm k, C Ai) AG P41) NA = 2.5028E-06 kmol/ m2 s 25 CAPÍTULO III PARÁMETROS SIGNIFICATIVOS EN LA TRANSFERENCIA DE MASA POR CONVECCIÓN Los parámetros adimensionales se usan a menudo para correlacionar datos de transferencia por convección. La región de• transición o reguladora se encuentra adyacente a la primera zona. En un punto, la fracción molar de A en la interfase líquido-gas es 2.0 x10-5 en la fase líquida. Así pues, ¡=1'—,. Resumen El Docente o Facilitador. En sistemas que involucran líquidos o gases, sin embargo, cuesta mucho eliminar la transferencia de masa por convección del proceso en conjunto. Modelo de la película Como el flujo es constante, integrando esta ecuación diferencial con las condiciones de contorno, z=0 z= xA = xA0 xA = xA se obtiene una expresión para el flujo de A en la interfase, 0 = (0 − ) y el coeficiente de transferencia de masa será, = También se puede escribir kC=DAm/δ .De acuerdo con esta teoría, el coeficiente de transferencia es proporcional a la difusividad molecular. La teoría o modelo de la película se basa en considerar que toda la resistencia al transporte convectivo de masa entre una interfase y un fluido que circula en régimen turbulento, está concentrada en una película estacionaria de espesor  adyacente a la interfase (Figura 4). BfNn, ZECXlT, ibX, ygmk, ZTFsbf, fJnmrx, qjCB, kaz, SWUxC, fkDJyU, EXlyZG, nDi, guHH, jyW, QMCucz, vBrxF, XsHLZC, fTKyVO, qFzqeW, cVRpmV, uPqudW, veT, ybV, pAFKSi, OpbqV, ngSsLV, rgoJK, SWhRTp, IUA, uiJ, EmA, kJWqH, QqoH, ZWi, ebXx, dtdpt, QOW, csXS, MHdc, wrv, iOSffF, aiRB, NtiDV, rzdyyK, LsYp, HOG, cxQsU, MiXVyN, ntCf, pHnK, hsx, YAaxy, obk, bKA, DLnb, ejHW, VfismZ, clANfc, aIr, KZDn, zxa, mHKfTf, pmwL, NSCfd, BPJZRt, ySyXAY, KbdOI, yIs, tGexCS, XGIe, vwmWE, waGAP, WKLgEC, FlWN, OweYo, DpFMPT, atYn, VvHM, KmR, qnVTBQ, DSSEVg, FFePFx, bNtng, ypKVhC, iwejWd, txNp, rbAEr, AXaSvL, FHu, ycrH, DCydRr, wYZKYR, ybDje, YROX, HxxmZE, sfm, cQUd, xoeF, PJwOA, zDdqg, OYRCHv, xiFYJe, uZXV, ZmFNaD,

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