birddeterminacion de la difusividad masica

DETERMINACION DE DIFUSIVIDAD MASICA

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL
Ø Determinar la difusividad másica del vapor de una sustancia pura (Metanol) en un gas
(Aire).

OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Ø Determinar la difusividad másica del sistema vapor – aire de manera experimental
mediante el modelo del Tubo de Stefan.
Ø Obtener la difusividad másica del sistema sustancia pura – aire mediante correlacioneshalladas en la bibliografía.
Ø Comparar el valor obtenido experimentalmente contra los valores obtenidos mediante
correlaciones y con los hallados en la literatura para el coeficiente de difusión para el
sistema vapor – aire.

INTRODUCIIÓN

Cuando un sistema contiene dos o más componentes cuyas concentraciones varían de un punto
a otro, presenta una tendencia natural a transferir la masa, haciendomínimas las diferencias de
concentración dentro del sistema.
La transferencia de un constituyente de una región de alta concentración a una de baja
concentración se llama transferencia de masa.
La transferencia de masa juega un papel muy importante en muchos procesos industriales: la
remoción de materiales contaminantes de las corrientes de descarga de los gases del agua
contaminada, la difusión deneutrones dentro de los reactores nucleares, la difusión de
sustancias que los poros del carbón activado absorben, son ejemplos típicos.
El mecanismo de transferencia de masa, tal como se ha observado en el de transferencia de
calor, depende de la dinámica del sistema en el que se lleva a cabo.
La masa puede transferirse por medio del movimiento molecular fortuito en los fluidos en
reposo o puedetransferirse de una superficie a un fluido en movimiento, ayudado por las
características dinámicas del flujo.

TABLA DE DATOS

Los datos recopilados experimentalmente son:
Sistema: Metanol (A) – Aire (B)
Presión total = 585 mm Hg (Manizales)
Temperatura de operación = 43.5°C

tiempo (min)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
Promedios

h (cm)
83.783.65
83.58
83.56
83.54
83.51
83.46
83.4
83.38
83.35
83.29
83.25
83.23
83.21
83.17
83.14
83.1
83.08
83.05
83.01
82.97
82.91
82.9
82.89

QAIRE (L/h)
1620
1600
1600
1610
1620
1650
1620
1600
1600
1600
1600
1600
1600
1600
1600
1600
1620
1600
1620
1600
1600
1620
1620
1620
1609.16667

TAIRE (°C)
30.1
29.6
30.5
30.5
30.2
30.3
30.7
30.5
30.4
30.4
30.4
29.9
29.8
29.7
29.3
29.8
29.8
29.6
29.9
30.1
30.3
30.730.3
30.6
30.1416667

TBaño (°C)
42.7
42.3
43.3
43.2
43.0
43.6
43.4
43.4
43.7
43.0
43.6
43.2
43.4
43.6
43.3
43.3
43.4
43.4
43.6
43.8
44.0
44.4
44.5
44.6
43.4875

DETERMINACIÓN DE DIFUSIVIDADES MÁSICAS

Según el libro Fundamentos de Tansferencia de momento, calor y masa (de Welty), la
difusividad másica para el Metanol puro en Aire es DAB = 2.1039 m2 /s.
CORRELACIONES:
El transporte molecular demateria, puede escribirse de manera similar a la transferencia de
calor conductiva (ley de Fourier) usando la ley de Fick. Su analogía establece que el flujo de
masa del componente A por unidad de área de sección transversal perpendicular a la dirección
de flujo es proporcional a su gradiente de concentración. Lo anterior se expresa como:

J AZ = −c * D AB

dy A
(Ecuación DE Fick)
dz

Donde JAz, esla densidad de flujo molar de A en la dirección z, c es la concentración molar
global en el sistema, yA es la fracción molar de la especie A y DAB es el coeficiente de difusión
molecular o difusividad másica.
Una ecuación semiempírica que se dedujo utilizando la teoría cinética como base es la de
Fuller, Schettler y Giddings (FSG) en 1966, ésta ecuación resulta del ajuste de una curva de
datosexperimentales:
DAB =

[

10 −7 * T 1. 75

P (∑ v )

1/3

+ (∑ v )

1/3

A

B

 1
1 


+
2 
M
M
 A
B 

]

1/ 2

(m 2 / seg )

(Ecuación de FSG)

Donde T esta dado en K, P en atmósferas, (∑ v)i son la suma de los volúmenes atómicos de
difusión de todos los elementos de cada molécula.
La ecuación de FSG reporta un margen de error inferior al 7 % con respecto a valores
experimentales y se...