Tema II: Transferencia de masa por convección. Flashcards
Tipos de transferencia de masa
- Molecular o difusión
- Convectiva
*Ambos mecanismos actúan
simultáneamente.
*Uno puede ser cuantitativamente dominante y por lo tanto, es necesario considerar solo a dicho mecanismo.
Transferencia de masa molecular o Difusiva
*Transferencia de moléculas individuales
*A través de un fluido
*Por medio de los desplazamientos de c/u de las moléculas
*Debido a una diferencia de []’s.
Transferencia de masa por convección
*Transporte de moléculas debido a un desplazamiento global de la masa del fluido.
*El movimiento puede ser laminar o turbulento.
*Transferencia de materia
*Donde:
a. En un fluido en movimiento que pasa sobre una superficie sólida
b.2 fluidos inmiscibles en movimiento.
Tipos de convección
*Natural –> Debida a un gradiente de concentración o temperatura que provoca el movimiento del fluido, o cambios de densidad.
*Forzada –> Por un agente o fuerza externa que provoca el movimiento del fluido.
Teoría de las dos resistencias
de Whitman
*TM entre dos fases solo tiene 2 resistencias a la difusión:
a. fase 1
b. fase 2.
*No habiendo resistencia a la transferencia de A en la interfase.
*La rapidez de TM entre las dos fases a cada lado de la interfase esta controlada por difusión molecular.
Coeficiente convectivo de Transferencia de masa
*Constante de proporcionalidad *Relaciona la tasa de TM (flujo) con el cambio de [] como fuerza impulsora.
Una velocidad de TM/(A^2diferencia de [])
*Depende de las características dinámicas del fluido:
1. Flujo de fluido
2. Propiedades del fluido
3. Geometría del sistema
4. Localización dentro del sistema
Coeficiente convectivo en flujo laminar
Fluido fluyendo en una superficie sólida
*Región adyacente –> flujo predominantemente laminar
*Al aumentar la distancia de la superficie –> gradualmente a turbulento.
* Zonas más externas –> flujo completamente turbulento.
Coeficiente convectivo en flujo turbulento
*Turbulencia se caracteriza por el movimiento desordenado por lo que los cálculos son a partir de datos experimentales
*Existen teorías que tratan de explicar el comportamiento del Kc:
* D’ la película,
* D’ penetración,
* D’ renovación de la superficie
* D’ las capas límites
* Análisis dimensional
Teoría de la penetración
Cuando el tiempo de exposición de un fluido a la transferencia de masa es pequeño:
Se deduce una formula para el coeficiente laminar promedio.
Teoría de renovación de la superficie
Los remolinos en la superficie de in fluido en régimen turbulento están expuestos a diferentes intervalos de tiempo.
Analogías entre Transferencias de cantidad de movimiento, calor y masa
*Existen una relación muy estrecha entre los tres fenómenos de transferencia, tanto laminar como turbulenta.
*Se pueden realizar analogías entre los números adimensionales.
Calor –> Nu
Movimiento –> Re
Masa –> Sh
Importancia de las analogías de números adimensionales
Permiten determinar los aparentemente no relacionados coeficientes de fricción, de T de calor y de T de masa, cuando solo se conoce o se mide uno de ellos.
Cuales son las tres analogías y que relacionan
- D’ Reynols –> Re, Nu y Sh
- D’ Chilton-Colburn –> Prandtl (Pr) y Schmidt (Sc).
- D’ Von Karman–> zona de amortiguamiento entre la subcapa laminar y la de turbulencia.
¿Qué condiciones en el
sistema requiere la existencia de analogías
con números adimensionales?
*Propiedades físicas constantes.
*No se produce energía o masa dentro del sistema. No rx’s químicas.
*No hay emisión o absorción de energía radiante.
* El perfil de velocidades no se ve afectado, por lo tanto, (rapidez de TM es baja)
Etapas de la transferencia de un gas hacia un líquido
1) Difusión desde el gas hacia la superficie líquida.
2) Disolución en el líquido.
33) Difusión desde la superficie del líquido hacia el interior del mismo.
