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DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE DIFUSIÓN DE UN VAPOR EN EL AIRE



1.-OBJETIVOS

Determinar el coeficiente de difusión para un vapor que se difunde en el aire.
Seleccionar un líquido volátil para el sistema.

2.-FUNDAMENTO TEORICO

LEY DE FICK PARA LA DIFUSIÓN MOLECULAR.
La difusión molecular (o transporte molecular) puede definirse como la transferencia (o desplazamiento) demoléculas individuales 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.
Laecuación de la ley de Fick para una mezcla de dos componentes A y B es:

= - C DAB

Donde:
C es la concentración de A y B en kg mol de (A + B) / m3
xA es la fracción mol de A en la mezcla de A y B
JAZ es el flujo de masa en mol Kg/ (seg m2)
DAB difusividad de la masa A, que se difunde a través de B en cm2/seg

La difusividad es una característica deun componente y su entorno (temperatura, presión, concentración; ya sea en solución líquida, gaseosa o sólida y la naturaleza de los otros componentes)
La magnitud numérica de la difusividad indica la facilidad con que el componente A se transfiere en la mezcla. Si la difusividad tiene un valor elevado, entonces hay mucha facilidad para el transporte de masa.
El flujo del componente A se midecon relación a la velocidad molar promedio de todos los componentes.
El signo negativo hace hincapié que la difusión ocurre en el sentido del decremento en concentración, y el gradiente es negativo, pero el flujo de masa debe ser positivo.

CASO GENERAL PARA LA 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; esdecir, 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 J*A se debe en este caso al gradiente de concentraciones. La velocidad a la cual los moles de A pasan por un punto fijo hacia la derecha, lo cual se tomará como flujo positivo, es J*A kg mol A/s.m2. Este flujo puede transformarse en una velocidad de difusión deA hacia la derecha por medio de la expresión

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 hacia la derecha. La velocidad molar promedio de la totalidad del fluido con respecto a un punto estacionario es vM m/s. El componente A sigue difundiéndose hacia la derecha, pero ahora, suvelocidad 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 de la 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.

VA= VAd + VMDonde vA es la velocidad de A con respecto al punto estacionario.
Multiplicando la ecuación por cA.

CA VA = CA VAd+ CA VM

Cada uno tres Componentes es un flujo específico.
El primer término, CA V A puede representarse por el flujo específico NA kg mol A/s m2. Este es el flujo específico total de A con respecto al punto estacionario.
El segundo término es J*A,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 se transforma en:

NA =J*A+CA VM (1)

Sea N el flujo conectivo total de la corriente general con respecto al punto estacionario. Entonces:...