Determinacion Del Coeficiente De Difusividad

DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE DIFUSIÓN DE UN VAPOR EN EL AIRE

OBJETIVOS
1) Seleccione un líquido volátil para su sistema
2) Determine el coeficiente de difusión para un vapor que se difunde en el aire

FUNDAMENTO TEORICO

Ley de Fick para la difusión molecular
La difusión molecular (o transporte molecular) puede definirse como la transferencia (o desplazamiento)
de moléculasindividuales a través de un fluido por medio de los desplazamientos individuales
y desordenados de las moléculas. Podemos imaginar a las moléculas desplazándose en línea recta y
cambiando su dirección al rebotar otras moléculas cuando chocan. Puesto que las moléculas se
desplazan en trayectorias al azar, la difusión molecular a veces se llama también proceso con
trayectoria aleatoria.

Coeficientede transferencia de masa por convección
Cuando un fluido fluye por el exterior de una superficie sólida en movimiento de convección forzada,
podemos expresar la tasa de transferencia de masa convectiva desde la superficie hasta el fluido, o
viceversa, mediante la siguiente ecuación:
NA = Kc(CL1-CLi) ( 6.1-14)
donde Ic, es un coeficiente de transferencia de masa en m/s, c L1
en kg mol Alm3 yla concentración de fluido general
cLI la concentración en el fluido cerca de la superficie del sólido. Este coeficiente
de transferencia de masa es muy parecido al coeficiente de transferencia de calor h y es
función de la geometia del sistema, de las propiedades del fluido y de su velocidad. En el capítulo
7 se considera la transferencia de masa convectiva en detalle.

Caso general parala difusión de los gases A y B más convección
Hasta ahora se ha considerado la ley de Fick para la difusión en un fluido estacionario; es decir, sin
movimiento neto (o flujo convectivo) de la totalidad de la fase de la mezcla binaria de A y B. El flujo
específico de difusión Jl se debe en este caso al gradiente de concentraciones. La velocidad a la
cual los moles de A pasan por un punto fijohacia la derecha, lo cual se tomará como flujo positivo,
es Ji kg mol Als . m2. Este flujo puede transformarse en una velocidad de difusión de A hacia la
derecha por medio de la expresión
Ji (kg mO1 Als *m2) = vAd cA (!y¶-‘“) (6.2-7)
donde VAd es la velocidad de difusión de A en m/s.
Considérese ahora lo que sucede cuando la totalidad del fluido se mueve con un flujo general o
convectivo haciala derecha. La velocidad molar promedio de la totalidad del fluido con respecto a un
punto estacionario es v,,,, m/s. El componente A sigue difundiéndose hacia la derecha, pero ahora, su
velocidad de difusión vAd se mide con respecto al fluido en movimiento. Para un observador
estacionario, A se desplaza con mayor rapidez que la fase total, pues su velocidad de difusión VAd se
añade a la dela fase total vM. Expresada matemáticamente, la velocidad de A con respecto al punto
estacionario es la suma de la velocidad de difusión y de la velocidad convectiva o promedio.
v,=vAd +vM (6.2-8)
donde VA es la velocidad de A con respecto al punto estacionario. Expresándolo esquemáticamente,
Multiplicando la ecuación (6.2-8) por cA.
CAVA = CAVA<I + CAVM (6.2-9)
Cada uno de eStOS tresComponentes es un flujo específico. El primer término, cA VA puede representarse
por el flujo específico NA kg mol Als s m2. Este es el flujo específico total de A con respecto al punto
estacionario. El segundo término es Ji, esto es, el flujo específico de difusión con respecto al fluido en
movimiento. El tercer término es el flujo convectivo específico de A con respecto al punto estacionario.Por consiguiente, la ecuación (6.2-9) se transforma en
NA = JJ •I- CAVM (6.2-10)
Sea Ne1 flujo convectivo total de la corriente general con respecto al punto estacionario. Entonces,
N= CVM=NA + Ns
O despejando vM,
vM=NA+NBc
(6.2-12)
Sustituyendo la ecuación (6.2-12) en la ecuación (6.2-10),
NA=J*A+cAc(NA+NB)
(6.2-13)
Puesto que J*A es la ley de Fick,
NA=-cDABdxAdz+cAcNA+NB
e(6.2-14)...