Ejercicios transferencia de masa

[pic 1][pic 2][pic 3][pic 4]

1).- Calcular el coeficiente de difusión para el sistema binario A-B, suponiendo que el compuesto 4-Isopropilanilina en fase gas se va difundir en la especie B.  A una temperatura de 35 °C y a una presión de 1 atm.

Para esto vamos a usar la siguiente expresión con la finalidad de estimar el coeficiente de difusión bajo la teoría cinética de los gases de estas dos especies.

1.- Calcular el volumen molar de la 4-Isopropilanilina a partir de su fórmula química 4-Isopropilanilina

[pic 6]

2.- Suponiendo que la 4-Isopropilanilina puede aproximarse como una molécula esférica se puede estimar el rcrit. [pic 7]

[pic 8]

3.- Ahora calculamos la difusividad de la 4-Isopropilanilina

[pic 9]

[pic 10]

2) Dos bulbos están conectados por un tubo recto de 0.022 m de diámetro y 0.18 m de longitud. Inicialmente el bulbo del extremo 1 contiene N2 y el del extremo 2 contiene H2. La presión y la temperatura son constantes a 25 °C y 1 atm. En un momento posterior al inicio de la difusión, el contenido de nitrógeno del gas en el extremo 1 del tubo es de 90 mol % y en el extremo 2 es de 35 mol %. Si el coeficiente de difusión binaria es de 0.784 cm2/s, determine:

1. Las velocidades y direcciones de la transferencia de masa en mol/s

Dado que el sistema de gas está cerrado y a presión y temperatura constantes, no se produce flujo de masa y la transferencia de masa en el tubo de conexión es equimolar contradifusión.

El área de transferencia de masa a través del tubo:

[pic 13]

Concentración total de gas que se puede calcular como la concentración del aire.

[pic 14]

[pic 15]

[pic 16]

[pic 17]

     [pic 18]

1. Las velocidades de las especies respecto a las coordenadas estacionarias, en cm/s

vM, es 0. Las velocidades de las especies son igual a las velocidades de difusión de las especies

[pic 19]

[pic 20]

[pic 21]

Las velocidades de las especies dependen de las fracciones molares de las especies

[pic 22]

Las velocidades de las especies en cualquier ubicación, z,  vM = 0

[pic 23]

3.- Se llena un vaso de precipitados abierto, de 8 cm de altura, con fluorobenceno líquido (A) a 50 ° C hasta un margen de 0,8 cm desde la parte superior. Se sopla aire seco (B) a 50 ° C y 1 atm a través de la boca del vaso de precipitados para que el fluorobenceno evaporado sea arrastrado por convección después de que se transfiera a través de una capa de aire estancado en el vaso de precipitados. La presión de vapor del fluorobenceno a 50 ° C es 0.285 atm. Por lo tanto, como se muestra en la figura, la fracción molar de fluorobenceno en el aire en la parte superior del vaso de precipitados es cero y está determinada por la ley de Raoult en la interfaz gas-líquido. El coeficiente de difusión del flurobenceno en el aire a 50 ° C y 1 atm es 0.0822. Calcule:

Ignore la acumulación de fluorobenceno y aire en la capa estancada con el tiempo a medida que aumenta en altura (supuesto de estado cuasi-estacionario)

[pic 24]

A= Flurobenceno, B= Aire

[pic 25]

(a) la tasa inicial de evaporación del flurobenceno como un flujo molar en mol / cm2-seg.

Se toma a Z1= 0

Para Z2-Z1= ΔZ= 0.8 cm.

Se emplea la ley de Dalton asumiendo el equilibrio en el interfaz líquido flurobenceno-aire

[pic 26]

[pic 27]

Donde:

[pic 28]

Se sustituyen los valores

[pic 29]

[pic 30]

(b) perfil inicial de fracción molar en la capa de aire estancado

[pic 31]

Utilizamos la ecuación para obtener los resultados correspondientes:

[pic 32]

Para z, cm 0.0

[pic 33]

[pic 34]

[pic 35]

[pic 36]

[pic 37]

Para z, cm 0.1

[pic 38]

[pic 39]

[pic 40]

[pic 41]

[pic 42]

Para z, cm 0.2

[pic 43]

[pic 44]

[pic 45]

[pic 46]

[pic 47]

Para z, cm 0.3

[pic 48]

[pic 49]

[pic 50]

[pic 51]

[pic 52]

Para z, cm 0.4

[pic 53]

[pic 54]

[pic 55]

[pic 56]

[pic 57]

Para z, cm 0.5

[pic 58]

[pic 59]

[pic 60]

[pic 61]

[pic 62]

Para z, cm 0.6

[pic 63]

[pic 64]

[pic 65]

[pic 66]

[pic 67]

Para z, cm 0.7

[pic 68]

[pic 69]

[pic 70]

[pic 71]

[pic 72]

Para z, cm 0.8

[pic 73]

[pic 74]

[pic 75]

[pic 76]

[pic 77]

(c) fracciones iniciales de los flujos de transferencia de masa debidos a la difusión molecular

...