Difusion en Estado Estacionario 37414

7/23/2019 Difusion en Estado Estacionario 37414

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APLICACIONES DE LA DIFUSIÓN

PROBLEMAS TIPO I: Transferencia de masa

unidirecciona! en es"ado es"acionario! sin reacci#n$u%mica &omo'(nea

a) Transferencia de masa a través de la interfase: ecuación de

enlace, coeficientes globales, concepto de resistencia

b) Casos de difusión molecular en geometría placa, cilindro yesfera

c) Casos simples de transferencia de materia con flujo

turbulento: correlaciones de coeficientes de transferencia de

materiad) Transferencia de materia con simultánea transferencia de

calor: efec"o de a "ransferencia de ma"eria en oscoeficien"es de "ransferencia de caor



TRANSFERENCIA DE MASA A TRA)*S DE LAINTERFASE

Torres derelleno



• Transferencia desde el seno de una fase a la

superficie de la interfase

• Transferencia a través de la interfase

• Transferencia desde la interfase al seno de la

segunda fase

La transferencia de materia a través dela interfase envuelve tres pasos en

serie:



TEOR+A DE ,-ITMAN DE LA DOBLE RESISTENCIA

• a teoría de !"itman supone #ue la velocidadde transferencia de materia entre las fases estácontrolada por las velocidades de difusión através de cada fase, sin resistencia en lainterfase$

%ado #ue la interfase es un plano #ue separa lasdos fases inmiscibles las concentraciones delcomponente & en cada lado de la interfase estánen e#uilibrio, relacionados por una ley oecuación termodinámica



ECUACIÓN DE ENLACE

Nx

Ny

y

x

A Ab

A Ab

k

k

x x

y y

ϕ

ϕ )(

)(

(

0

)0

′

′−=

−

−

Nx

Ab A x

Ny

A Ab y

A

x xk y yk N

ϕ ϕ

)((0)0

0

−′=

−′=



Representación gráca de las ecuacionesfundamentales en transferencia de masa deinterfase



CONCEPTO DE RESISTENCIA EN TRANSFERENCIA DE MASA ATRA)ES DE LA INTERFASE

DEFINICIÓN DE COEFICIENTES .LOBALES DE TRANSFERENCIA DE

MASA



Coeficien"es 'o/aes de "ransferenciade ma"eria

%ebido a la dificultad de medir concentraciones en la

interfase en los e#uipos industriales o pilotos, se emplean

coeficientes globales basados en las concentraciones del

componente & en el seno de ambas fases$

Tienen un carácter menos fundamental #ue los coeficientes

individuales y son 'tiles para informar datos de

operación de e#uipos industriales

''

y x

k k ∧



*

*'

*

*'

0

)()(

Nx

Ab A x

Ny

A Ab y

A

x x K y y K N

ϕ ϕ

−

=

−

=

)(*

Abeq A x f y = )( *

Aeq Ab x f y =

Donde :

DEFINII!N DE "EFIIENTE# $L"%&LE# DETR&N#FERENI& DE '&TERI& %&#&D"# EN L& F&#E$&#E"#& " EN L& F&#E LI()ID&



Conce0"o de resis"encia a "ra1(s de a in"erfase

)()()( *

00

*

A A A Ab A Ab y y y y y y −+−=−

:

)()(

1

)(

1''

*

'

Nx

x

Ny

y

N

y k

m

k K ϕ ϕ ϕ

+=

Reempla*ando la denición de coecientes de transferencia demateria de tipo individual para cada fase + glo,al- se o,tiene:

De gura . se puede desprender /ue el potencial glo,al

,asado en la fase gaseosa- se puede e0presar como:

m 1 pendiente de la ecuación de e/uili,rio en coordenadasde fracción molar



1b AcQ ∧

2b AcQ ∧

&L)L" DE "EFIIENTE# DE TR&N#FERENI& DE '&#&EN "L)'N&# DE 2&RED 3)'ED&







ml Ab A

Ab Ab

ccc L D

ccQk

)()(

)(

0

12'

−

−

=

π

alance de componente & en un elemento diferencial de colum

)( 0

'

Ab Ac Ab cc z d Dk dcQ −=

π Integrando entre * 1 4 + * 1 L

z d Dk cc

cd Q

L

c

Ab A

Ab

c

c

Ab

Ab

∫ ∫ =

−0

'

0 )(

2

1

π



M("odo de a 0ro/e"a de e1a0oraci#n 0ara o/"enerdifusi1idades en 'ases: M("odo de Arnod

Demostrar que:

ml A

A A AB A z z Az

x

x x

z z

Dc N N

)1(

)(

)(

21

12

01 −

−

−===



)eocidad de e1a0oraci#n de %$uidos desde 'o"as

Demostrar /ue el 5u6o molar deevaporación está dado por:

1

2

1

2

12

0 ln)()(

)1

B

B AB Ar r Ar

x

x

r

r

r r

Dc N N

−==

=



Difusión con reacción 7eterogénea so,re una supercie



F

a

c

to

r

F&T"R DE "RREI!N DE L"# "EFIIENTE# DETR&N#FERENI& DE &L"R

h

C N A p A

~0

== ξ φ

Difusion en Estado Estacionario 37414

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