Date post: | 11-Jan-2016 |
Category: |
Documents |
Upload: | ojedamirna |
View: | 35 times |
Download: | 2 times |
FENÓMENOS DE TRANSFERENCIA TRANSFERENCIA MOLECULAR DE CALOR, MASA Y/O CANTIDAD DE MOVIMIENTO
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
RAMIRO BETANCOURT GRAJALES
Ingeniero Químico - Especialista en Petroquímica
Profesor Asociado Universidad Nacional de Colombia- Sede Manizales
DIFUSIÓN EN MEZCLAS MULTICOMPONENTES
Esta situación, cuando se tiene estado estable, se maneja generalmente usando una "difusividad efectiva", del componente en la mezcla:
(
−= ∑
=
n
AiAAi
AiAm
yNyDD
11
Ni es positivo si va en el mismo sentido de son las difusividades binarias. Se observa que puede variar fuertemente desde un extremo al otro del camino de difusión. En la práctica, se supone variación lineal de la composición.
Cuando todos los componentes están estancados y solo misma velocidad), la expresión para
)1(
=
=
=−= ∑
∑
n
Bi Ai
in
Bi Ai
i
AAm D
Y
D
yy
D
Aquí Yi es la fracción molar del componente
EJEMPLO 3.2
Calcular el coeficiente de difusión entre el cloruro de metilo y dióxido de azufre a 50 °C y 1
atm.
Solución
Llamemos el cloruro de metilo
punto de ebullición y los momentos dipolares, calcule
sustancia según las ecuaciones (3.4a), (3.4b), (3.4c). Estos son:
FENÓMENOS DE TRANSFERENCIATRANSFERENCIA MOLECULAR DE CALOR, MASA Y/O MOVIMIENTO
----------------------------------------------------------------Universidad Nacional de Colombia
DIFUSIÓN EN MEZCLAS MULTICOMPONENTES
Esta situación, cuando se tiene estado estable, se maneja generalmente usando una "difusividad efectiva", del componente en la mezcla:
)
−÷
∑=
n
AiiAAi NyNN
es positivo si va en el mismo sentido de A y negativo si difunde en la dirección opuesta. son las difusividades binarias. Se observa que DAm está influenciado por la composición y puede variar fuertemente desde un extremo al otro del camino de difusión. En la práctica, se supone variación lineal de la composición.
Cuando todos los componentes están estancados y solo A difunde (o todos se muevmisma velocidad), la expresión para DAm se reduce a:
1−
es la fracción molar del componente i en base libre de A o relación molar.
Calcular el coeficiente de difusión entre el cloruro de metilo y dióxido de azufre a 50 °C y 1
Llamemos el cloruro de metilo A y el dióxido de azufre B. A partir de las propiedades en el
punto de ebullición y los momentos dipolares, calculemos las constantes de fuerza para cada
sustancia según las ecuaciones (3.4a), (3.4b), (3.4c). Estos son:
2
FENÓMENOS DE TRANSFERENCIA MOLECULAR DE CALOR, MASA Y/O MOVIMIENTO
---------------------------------------------------------
Nacional de Colombia-Sede Manizales
DIFUSIÓN EN MEZCLAS MULTICOMPONENTES
Esta situación, cuando se tiene estado estable, se maneja generalmente usando una
(3.15)
y negativo si difunde en la dirección opuesta. DAi
está influenciado por la composición y puede variar fuertemente desde un extremo al otro del camino de difusión. En la práctica, se
difunde (o todos se mueven con la
(3.16)
o relación molar.
Calcular el coeficiente de difusión entre el cloruro de metilo y dióxido de azufre a 50 °C y 1
. A partir de las propiedades en el
mos las constantes de fuerza para cada
TbA = −24 °C; TbB = −10 °C; VA
debye;
σΑ = 3.833 Å; εΑ / kB = 404 K ;
σΒ = 3.818 Å; εΒ / kB = 387 K ;
De (3.12a) σΑΒ = (σΑσB)1/2 = (3.833x3.818)
εΑΒ / kB = [(εΑ/kB)(εΒ/kB)]½
δΑΒ = (δA δB)½ = (0.54 x 0.435) = 0.485
a 50 °C = 323 K , T*= 232/395
A partir de la ecuación (3.10):
ΩD,P = 1.594 + (0.19)(0.485)2/(0.818) = 1.649
Los pesos moleculares del CH
ecuación (3.9):
([85.31
501323
0018583.03
×=ABD
FENÓMENOS DE TRANSFERENCIATRANSFERENCIA MOLECULAR DE CALOR, MASA Y/O MOVIMIENTO
----------------------------------------------------------------Universidad Nacional de Colombia
A= 47.5 cm3/molg; VB = 44.8 cm3/molg; UA = 1.90 debye; U
= 404 K ; δΑ = 0.54
= 387 K ; δΒ = 0.435
= (3.833x3.818)½ = 3.85 Å
½ = (404x387)½ = 395 K
= (0.54 x 0.435) = 0.485
= 232/395 = 0.818
A partir de la ecuación (3.10): ΩD = 1.594; y de (3.12)
/(0.818) = 1.649
Los pesos moleculares del CH3Cl y SO2 son 50.2 y 64.1 respectivamente, o sea, a partir de la
)]083.0
649.1851.64
15.502
5.0
=×
+ cm2/s.
3
FENÓMENOS DE TRANSFERENCIA MOLECULAR DE CALOR, MASA Y/O MOVIMIENTO
---------------------------------------------------------
Nacional de Colombia-Sede Manizales
= 1.90 debye; UB = 1.61
son 50.2 y 64.1 respectivamente, o sea, a partir de la
El valor experimental reportado es 0.0769 cm
ligeramente mayores que para los cálculos de viscosidad y algo menores que para las
estimaciones de conductividad térmica.
EJEMPLO 3.3
Calcular la difusividad Argón
151.2 K y 154.4 K respectivamente y presiones críticas 48 y 49.7 atm. Experimentalmente se ha
encontrado un valor de 0.2 cm
Solución
Usando la ecuación (3.9), se tiene:
MA = 39.944; σΑ = 3.418 Å; εΑ
MB = 32; σΒ = 3.433 Å; εΒ / k
σAB= 3.426 Å; εΑΒ / kB = 118.5 K; k
([426.31
12.2930018583.0
3
×=ABD
FENÓMENOS DE TRANSFERENCIATRANSFERENCIA MOLECULAR DE CALOR, MASA Y/O MOVIMIENTO
----------------------------------------------------------------Universidad Nacional de Colombia
El valor experimental reportado es 0.0769 cm2/s (error +7.9 %). En general, los errores son
ligeramente mayores que para los cálculos de viscosidad y algo menores que para las
estimaciones de conductividad térmica.
Argón - Oxígeno a 293 K y 1 atm, los que tienen temperaturas críticas
151.2 K y 154.4 K respectivamente y presiones críticas 48 y 49.7 atm. Experimentalmente se ha
encontrado un valor de 0.2 cm2/s.
sando la ecuación (3.9), se tiene:
Α / kB = 124 K
B = 113 K
= 118.5 K; kB T/εΑΒ = 2.47-; ΩD = 1.004
)]188.0
004.142632
144.39
1
2
2/1
=×
+ cm2/s
4
FENÓMENOS DE TRANSFERENCIA MOLECULAR DE CALOR, MASA Y/O MOVIMIENTO
---------------------------------------------------------
Nacional de Colombia-Sede Manizales
/s (error +7.9 %). En general, los errores son
ligeramente mayores que para los cálculos de viscosidad y algo menores que para las
Oxígeno a 293 K y 1 atm, los que tienen temperaturas críticas
151.2 K y 154.4 K respectivamente y presiones críticas 48 y 49.7 atm. Experimentalmente se ha