DIFUSION MASICA I). OBJETIVOS: •
Determinar el coeficiente de difusión de un gas en el aire.
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Evaluar el coeficiente de difusión aplicando las ecuaciones de: Slattery-Bird, Hirchsfelder-Bird-Prat, !il"e-#ee, $uller% y comparado con el coeficiente de
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difusión e&perimental. Encontrar el flu'o evaporado.
II). INTRODUCCION: INTRODUCCION: (uando (uando un sistema sistema contiene contiene dos o m)s component componentes es cuyas cuyas concentracion concentraciones es var*an de punto a punto, hay una gran tendencia a la transferencia de masa, minimiando las diferencias de concentración en el sistema. El transporte de un constituyente, de una región de alta concentración a una de concentración +a'a, se denomina transferencia de masa. El mecanismo de transferencia de masa, as* como el de transferencia de calor, dependen del sistema din)mico en ue tiene lugar. #a masa se puede transferir por movimiento molecular en fluidos en reposo, o +ien puede transferirse desde una superficie contenida en el seno de fluido ue se mueve, ayudada por las caracter*sticas din)micas de flu'o, esto es el movimiento forado de grandes grupos de molculas. #a difu difusió sión n molec molecul ular ar es el via'e via'e de uno uno o m)s m)s comp compon onen ente tess a trav travs s de otro otross ocasionados por una diferencia de concentraciones o de potencial u*mico cuando se ponen en contacto dos fases inmisci+les, ue se encuentran estancadas o en rgimen laminar. #a rapide con la cual se transfiere un componente en una mecla de pender) del grad gradie ient ntee de conc concen entr traci ación ón e&is e&iste tent ntee en un punt punto o y en una una dire direcc cció ión n dado dados. s. Su movimiento movimiento est) descrito por el
flux, el cual est) relacionado con la difusividad por
medio de la Primera #ey de $ic" para un sistema iso+)rico e isotrmico.
III). CONCEPTO TEÓRICO: Primer !e" #e Fi$%: #as leyes de transferencia de masa, muestran la relación entre el flu'o de sustancia ue se difunde y el gradiente de concentración responsa+le de dicha transferencia. #a relación +)sica para difusión molecular, define el flu& molar relativo a la velocidad molar promedio, el cual se designa por h. na relación emp*rica para este flu& molar, postulada por $ic", define la difusión del componente / en un sistema iso+)rico o isotrmico, as*:
JA& ' ( DAB #CA #*......+) Para difusión en la dirección , donde h es el flu& molar en la dirección relativa a la velocidad molar promedio, d(/ 0 d es el gradiente de concentración de / en la dirección yD
/B
es un factor de proporcionalidad, conocido como difusividad m)sica o coeficiente de
difusión del componente / en el componente B, el signo negativo hace hincapi ue la difusión ocurre en el sentido de decremento en concentración. na relación de flu'o m)s general, ue no es restringida a sistemas iso+)ricos e isotrmicos, conocida como #ey de 1root, es la siguiente:
JA& ' ( $ DAB #"A #*......+-) Donde c es la concentración glo+al de la mecla y y/ es la fracción molar de /.
Bl$e/ #e $0i## #e m12imie01 " #e m0eri e$e/ri1/ 3r #e#u$ir, 3r0ir #e l 3rimer le" #e Fi$%, l e$u$i4 em3le#: El calculo de 2/3, numero de moles ue difunden por unidad de )rea de interfase y tiempo vendr) dado por la ley de $ic", ue para un sistema unidireccional es:
N A& ' ($.D AB.
#xA x A +N A& 5 N B&).....6 +7) #*
na ve alcanado el rgimen estacionario, el desplaamiento del componente B en el sentido contrario al de difusión es nulo, es decir:
NB& ' O 4 la densidad de flu'o de la especie / ser):
NA& ' ( $DAB #xA ( 8A #* 5ue integrada para las condiciones l*mites: (ondición limite 6: 3 l (ondición l*mite 9: 3
& / 7 8 /l &/ 7 8/9
Se o+tiene
NA& '
$DAB +&- (&I) +8B) l
+x Al ( 8 A-)
E&presión ue en función de las presiones parciales suponiendo un comportamiento ideal para las meclas gas-vapor:
NA& '
3DAB
+PA( PA-)
RT +&- 9 &) +P) l En el proceso evoluciona en rgimen pseudo-estacionario, de forma ue
dN AZ = f < z ; i dt Z
dN ≅ = dz AZ
t
>eniendo en cuenta ue seg?n el modelo descrito, el n?mero de moles ue se evapora por unidad de tiempo y superficie en la interfase viene dado por:
>eniendo en cuenta la ecuación en función de presiones parciales se o+tiene:
Siendo P / la densidad de / en fase l*uida a la temperatura de operación y @ / la masa molecular de /. dh0dt es la velocidad de descenso de nivel de /. De acuerdo con el modelo indicado anteriormente la composición de la especie / en la ona superior del tu+o se puede considerar nula de+ido a un defecto de +arrido del gas inerte, mientras ue en la interfase corresponde al valor de euili+rio, es decir, su presión de vapor a la temperatura de operación:
V). DISCUSION: •
Hemos visto ue los porcenta'es de error est)n entorno al 9A se puede concluir diciendo ue las medidas e&perimentales fallan principalmente de+ido a errores en la medida. Este tipo de errores tienen ue ver con la persona ue realia la medida y tam+in a ue no siempre mida la misma.
•
Principalmente se utilian celdas de peueCo di)metro para asegurar ue la difusión se produca unidireccionalmente. n di)metro de mayor tamaCo implicar*a una difusión en dos direcciones, la radial y la longitudinal, y adem)s facilitar*a tur+ulencias.
VI). CONC!USIONES: •
El coeficiente de difusividad o+tenido e&perimentalmente es: =.9 cm90s
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Se o+tiene un porcenta'e de error alrededor de 9A, comparado con las difusividades calculadas con las correlaciones de difusividad.
VII). RECOMENDACIONES: •
Se de+e evitar los cam+ios en la temperatura en el sistema, para o+tener una +uena toma de datos.
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El di)metro de los F+os de+e ser lo menor posi+le, para asegurar un flu'o unidireccional del l*uido ue se evapora.
VIII). BIB!IO;RAFIA: •
http:00GGG. virtual.unal.edu.co0cursos0sedes0maniales0=== 606in"s0PD$ 0cap 9.pdf <90=09==A 9:9 pm;
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http:00html.rincondelvago.com0operaciones-unitarias-difusividad.html <90=09==A 9:9 pm;
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http:00ip.rincondelvago.com0I===AA6J
<90=09==A 9:9 pm;
