fenomenos multifasicos

Transferencia de masa en interfases
• Bibliografía
• Mc Cabe and Smith. Unit Operation in Chemical
Engineering, 1993
• Treybal. Operaciones de transferencia de masa. Mc
Graw Hill, 2ª , 1988
• Bird. Transport Phenomena,2º, Jhon Wiley & Sons,
2002
• Anthony Hines. Mass Transfer. Fundamentals and
Aplications. Prentice-Hall, 1985

Transferencia de masa en interfases
• Teoría de lapelícula (Whitman 1923)
– La teoría se basa en que para un flujo
fluyendo de manera turbulenta
alrededor de otra fase, la resistencia
total de transferencia de masa reside
exclusivamente en la película estancada
en el fluido próximo a la otra fase
– Supóngase que existe una transferencia
de masa a través de la interfase líquido gas
– Supóngase igualmente que en la
interfase existe una películade líquido la
cual tiene una velocidad cero, llamada
también película estancada
– Ahora imaginemos que el soluto
fuertemente diluido difunde a través de
la película

Transferencia de masa en interfases
• La transferencia de masa a través de este tipo de película
podría representarse como hemos visto para fluidos
N A = C AU O − DAB

dC A
dz

o para gases

N A = y A N − DAB ρ Mdy A
dz

– Integrando para flujos equimolares (donde los flujos netos
volumétrico y molar son iguales a cero – no hay efecto convectivo) y
teniendo en cuenta un espesor l (de la película) se tiene que:

DAB
(CiA − C A )
NA =
l
– Definida en función de un coeficiente de transferencia de masa queda:

N A = k (CiA − C A )

Transferencia de masa en interfases
– Siendo NA el flujorelativo de masa en la interface y CAi y CA las
concentraciones en la interface y en el líquido y k se conoce
como el coeficiente de transf de masa
– Comparando
De donde

El número de Sherwood (Sh) relaciona el coeficiente de transferencia
de masa con respecto al coeficiente de difusión

Transferencia de masa en interfases
• Ejemplo: Dióxido de carbón es eliminado de un gas usando agua através
de un lecho empacado de arena de 1cm . EL dióxido de carbono es
absorbido a una velocidad de 2,3 x 10-6 mol/cm2 s. El dióxido de carbono
está presente a una presión parcial de 100 atm, El coeficiente de la ley de
Henry es de 600 atm, y el coeficiente de difusión del dióxido de carbono
en agua es 1,9 x 10 -5 cm2/s. Encontrar el espesor de la película
A partir de la Ley de Henri se puededeterminar la concentración de
dióxido de carbono en la película, Cco2,i

pi = H .xi

100 = 600.xi

– La concentración es igual a

xi =

cCO2 ,i
c

1
=
6

Transferencia de masa en interfases
– Se supone que el dióxido de carbono en la solución líquida no existe o
está muy diluida

xCO2 =

cCO2 ,i
c

cCO2 ,i

1
=
6

– Resolviendo se tiene que

c

=

cCO2 ,imol / 18cm3

cCO2 ,i = 9,3 ×10−4 mol / cm3

– Usando la teoría de la película determino k
• Soluciones fuertemente diluidas y EE

(

N CO2 = k CCO2 ,i − CCO2

)

(

2,3 ×10−6 = k 9,3 × 10−4 − 0

)

– La constante k obtenida es igual a 2,5 x 10-3 cm/s
– Finalmente para encontrar el espesor de la película aplicamos la
DCO2 1,9 ×10−5
relación del número de Sh

k=

l

=l

Transferencia de masa en interfases
– Remplazando l es igual a 0,0076 cm

• Ejemplo: Amoniaco es absorbido de una corriente de aire utilizando una
película de agua que fluye hacia abajo en un plano inclinado de 60° et bajo
las condiciones de temperatura y presión de 20°C y 1 atm,
respectivamente. La velocidad de flujo del agua es de 5 x 10-3 kg/m.s. Si se
asume flujo laminar,entonces el espesor de la película puede ser
calculado mediante la siguiente expresión
1/ 3

 3µΓ 
l = 2
 ρ g cos β 



• Donde Γ corresponde al flujo másico por unidad de longitud.
• Estime el coeficiente de transferencia de masa debido a la absorción de
amoniaco en el agua
– La viscosidad del agua es de 1cP a esas condiciones = 1 x 10-3 Pa.s
– La densidad del agua es de 1000...