Fenomenos de transporte

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Transferencia de masa

Ejemplo :

Consideremos la difusión de sal (NaCl) a través de agua en un aparato similar a un balón de fondo plano. El sistema se mantiene a 68°F , y el bulbo contienecristales de sal. Suponemos que el liquido dentro del bulbo tiene concentración uniforme e igual a la de saturación y que no hay mezcla convectiva en el tubo de difusión. De esta manera, laconcentración en el extremo inferior del tubo se puede considerar constante e igual a la de una solución saturada de sal en agua a 68°F . El agua que rodea el tubo y en la cual esta inmerso el balón tiene unaconcentración despreciable de sal.

Solución:

El mecanismo de la difusión de electrolitos en solución es complicado y se ha estudiado en forma profusa. Sin embargo, aunque los diferentesiones puedan tender a avanzar a velocidades diferentes, el requerimiento de neutralidad eléctrica permite analizar la difusión de una sola sal como la difusión de moléculas de sal. La difusividad es unafunción de la concentración; Reid y Sherwood dan valores donde se observa que la variación es pequeña. Seleccionamos un valor de DAB = 1.35*10-5 cm²/s = 5.22*10-5 pie²/hr .

A medida que la salsólida se disuelve para reemplazar la sal que sale del tubo, el volumen de la fase sólida disminuye. Por lo tanto deberá existir un flujo de solución hacia adentro (cruzando el plano z=0) parareemplazar este volumen. De esta forma en la salida del tubo (z=f) habrá un flujo neto de sal disuelta hacia fuera y un flujo neto de agua hacia adentro. La solución del problema comienza considerandodiversos balances de materia que provean la relación necesaria entre NA (sal) y NB (agua).

Primero realizamos un balance global de materia alrededor del bulbo, el cual contiene sal sólida (MS) ysolucion saturada (ML;wAS = 0.265 a 68°F).

MS + ML = M ……..(i)

Estos tres términos varían con el tiempo, pero el volumen V del bulbo es constante:

MS/ρS + ML/ρL = V………(ii)

De donde:...
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