Difusividad

UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA CENTRO UNIVERSITARIO DE LA CIENEGA.







Operaciones Unitarias I

Práctica 1: Transferencia de masa. Equipo 5.





Objetivo logrado: Se calculó la velocidad de difusión de una esfera de naftaleno por convección forzada y natural a diferentes condiciones.
Observaciones generales: Se apreciócomo las esferas de naftaleno se difundían en aire.
Conclusión principal: El naftaleno, como muchas otras sustancias, se difunde más rápido a mayor temperatura pudimos deducirlo a partir de los cálculos realizados aunque en la realidad varió un poco.

Tabulación de datos experimentales

Naftalina (esferas) Peso inicial
mba0 5.1 g
mbc0 4.3 g
mbt0 4.0 g
mbf0 4.1 g
Datos referencialesZ 15 cm
T 5 min
DV 6.9 cm
Dbp .022m




Aire caliente alto
V 14.26 m/s
T 44.5 °C
mbc 3.8 g
Aire tibio alto
V 11.86 m/s
T 38.1 °C
mbt 3.85 g

Aire frio alto
V 11 m/s
T 30.2 °C
mbf 3.9 g
Medio ambiente
t 16 min
T 26 °C
mba 4.0 g



D ventilador = .069 m. Densidad: 1.16 g/cm3
mba0 = Masa inicial bolita temperatura medio ambiente (g).
mbc0 = Masainicial bolita temperatura aire caliente alto (g).
mbt0 = Masa inicial bolita temperatura aire tibio alto (g).
mbf0 = Masa inicial bolita temperatura aire frio alto (g).
V = Velocidad (m/s).
T = Temperatura (°C).
t = Tiempo (min).
Z = Distancia entre la bolita de Naftalina y la trayectoria del aire (cm).
Resultados
Corriente aire caliente
Temperatura 44.5 °C
ky 2.704mol/(m^2 s)
NA1.781X〖10〗^(-3) mol/(m^2 s)

Corriente aire tibio
Temperatura 38.1 °C
ky 2.4341mol/(m^2 s)
NA 9.203x〖10〗^(-4) mol/(m^2 s)

Corriente aire frío
Temperatura 30.2 °C
ky 2.4279mol/(m^2 s)
NA 4.47X〖10〗^(-4) mol/(m^2 s)



Convección natural
Temperatura 26 °C
Diámetro 0.022m
NA 3.1772X〖10〗^(-6) mol/(m^2 s)

Discusión de los resultados: Los márgenes de error en la prácticafueron la balanza, una persona no puede estar fija deteniendo el ventilador y la esfera que estuvo a medio ambiente no estuvo a la distancia óptima de la secadora. En lo teórico nuestros márgenes de error fueron que consideramos una presión atmosférica estándar y la consideración que los sistemas estaban en equilibrio y saturados.
Recomendaciones: Como equipo recomendamos utilizar una balanzaanalítica para pesar las esferas de naftaleno, un soporte para la secadora, la colocación de la bolita al medio ambiente sea a una distancia considerable de la secadora (ya que nosotros tuvimos una gran incongruencia con respecto a los de la convección forzada) y que en el manual de prácticas considere medir los diámetros de las esferas para obtener una medición promedio para así mejorar una mayorcongruencia entre los datos experimentales y los cálculos teóricos.
Conclusiones: A pesar de que hubo algunos errores tanto en lo experimental como en lo teórico pudimos comprobar que a mayor temperatura el naftaleno se difunde más rápido además que la difusión ocurre de manera más rápida cuando se está forzando.


Bibliografía:http://www.cubasolar.cu/biblioteca/Ecosolar/Ecosolar10/HTML/articulo02.htm (Extraído de google scholar)
Mecánica de fluidos, Robert L. Mott, Editorial Pearson
Principios elementales de los procesos químicos, Felder, Editorial Limusa Wiley
Procesos de transporte y principios de procesos de separación, Christie John Geankoplis, Editorial patria

Apéndice:

Para el cálculo de la transferencia de masa convectiva se obtuvo un valor del coeficiente (Kc)para cada una de las corrientes, basándonos en el número de Sherwood (Sh) que depende del número de Reynolds y el número de Schmidt (Sc)
NRe=Dv/V Sc= V/Dab Sh= KcL/Dab = 0.664NRe1/2 Sc1/3 “Flujo laminar”

Sh= KcL/Dab = 0.036NRe0.8 Sc1/3 “Flujo turbulento”
NRe>3x105
Dab Naftaleno – aire = 6.92x10-6 m2/s

Para la corriente caliente:
ν aire c= 1.34x〖10〗^(-5) m^2/s
NRe= ((14.26...