Ejercicios de trasferencia de masa

EJERCICIOS DE TRANSFERENCIA DE MASA_2019

FECHA DE ENTREGA: MARTES 28 DE MAYO

HORA: DE 7:00 a 7:15

Lugar: laboratorio de operaciones unitarias

1.- Se almacena gas hidrogeno a presión a 358 °K, en un recipiente esférico hecho con níquel con 4,8 m de diámetro  exterior. La pared esférica del recipiente tiene 6 cm de espesor. Se determina que la concentración molar del hidrogeno en el níquel, en la superficie interior, es de 0.087 kg mol/m3. La concentración del hidrogeno en el níquel, en la superficie exterior, es despreciable. Determine la velocidad de difusión del hidrogeno a través del recipiente de níquel.

2.- La presión en una tubería que transporta gas helio a razón de 2 kg/s se mantiene a 1 atm al desfogar el helio hacia la atmosfera a través de un tubo, cuyo diámetro interior es de 5 cm, que se extiende 15 m hacia el aire. Si se supone que tanto el helio como el aire atmosférico están a 25 °C, determinar:

a.-  el flujo del helio que se va hacia el aire a través del tubo y,

b.-  El flujo del aire que se infiltra a la tubería.

3.- Una membrana delgada de plástico separa el hidrogeno del aire.  Se determina que las concentraciones molares del hidrogeno en la membrana en las superficies interior y exterior, son de 0.045 y 0.002 kg mol/m3, respectivamente. El coeficiente de difusión del hidrogeno en el plástico a 25 °C es de 5.3 x 10 -10. Determine el  flujo del hidrogeno a través de la membrana en condiciones estacionarias si el espesor es de:

a.- 2 mm y;

b.- 0.5 mm

4.- Una partícula cilíndrica de cloruro de calcio hexahidratado (CaCl2.6H2O) de 1 [cm] de diámetro se disuelve en un tanque grande de agua pura a 20 [°C]. La difusión molecular ocurre en forma radial a través de una película líquida de 0,0285 [mm] de espesor. Suponga que el agua en contacto con el cristal se encuentra saturada de la sal de CaCl2 y que en la superficie externa de la película es agua pura.

 Calcule el flujo molar de CaCl2 en [kmol/(m2.s)] en la superficie del cristal en el instante en que se inicia la disolución.

Datos:

Difusividad a dilución infinita del CaCl2 en agua = 1,609x10-9 [m2/s] a 20 [°C]

5.- Se está difundiendo amoniaco a través de una mezcla gaseosa estancada que consta de un tercio de nitr6geno y dos tercios de hidrógeno en volumen. La presión total es 30 lbf/in2 abs (206.8 kN/m2) y la temperatura 130 “F (54 “C). Calcule la rapidez de difusión del amoniaco a través de una película de gas de 0.5 mm de espesor cuando el cambio en la concentraci6n a través de la película es de 10 a 5% de amoniaco en volumen.

6.- Se almacena gas helio a 293 K en un recipiente esférico de 3 m de radio exterior hecho de Pyrex de 3 cm de espesor. La concentración molar del helio en el Pyrex es de 0.00069 kmol/m3, en la superficie interior, y despreciable, en la exterior. Determine el gasto de masa del helio por difusión a través del recipiente de Pyrex. 

7.- Una delgada membrana plástica separa el hidrógeno del aire. Las concentraciones molares de hidrógeno en la membrana de las superficies interna y externas están determinadas como de 0.045 y 0.002 kmol/m3, respectivamente. El coeficiente de difusión binaria de hidrógeno en el plástico a la temperatura de operación es de 5.3 _ 10_10m2/s. Determine la tasa de flujo de masa del hidrógeno por difusión a través de la membrana en condiciones estables si el espesor de la membrana es a) 2 mm y b) 0.5 mm.

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