TRABAJO TRANSPORTE DE MATERIA

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD DE FALCÓN – UDEFA
FACULTAD DE CIENCIAS DEL AGRO Y DEL MAR
INGENIERÍA AMBIENTAL
CÁTEDRA: FENOMENOS DE TRANSPORTE
DOCENTE: ING. JUAN COLMENARES
SECCIÓN: A6CA01
TRANSPORTE DE MATERIA
Autores:
Velasquez, Lenin
Nava, LeonelaPunto Fijo, Noviembre de 2015.
Índice
PágIntroducción 3
Difusión en estado estacionario con reacción química homogénea4
Ecuaciones de variación para difusión en estado no estacionario:
Con reacción química irreversible de primer orden
Absorción con reacción química
Evaporación por difusión Teoría de la capa límite Transporte de interfase en sistemas de varios componentes Formulación de las expresiones para la densidad de flujo turbulento de materia. Difusividad turbulenta de Boussinesq y longitud de mezclade Prandtt. Consideraciones Finales Bibliografía
Introducción
Los fenómenos de transferencia de masa son comunes en la naturaleza e importantes en todas las ramas de la ingeniería. Algunos ejemplos en los procesos industriales son: la remoción de materiales contaminantes de las corrientes de descarga de los gases y aguas contaminadas, la difusión de neutrones dentro de los reactoresnucleares, la difusión de sustancias al interior de poros de carbón activado, la rapidez de las reacciones químicas catalizadas y biológicas, etc.
El mecanismo de transferencia de masa, depende de la dinámica del sistema en que se lleva a cabo. Hay dos modos de transferencia de masa: convectiva, la masa se transifere debido al movimiento global del fluido, o molecular (difusión ordinaria), dondeocurre la transferencia de moléculas individuales a través de un fluido por medio de los desplazamientos individuales y desordenados de las moléculas, debido a una diferencia de concentraciones. Usualmente, ambos mecanismos (convección y difusión) actúan simultáneamente. Sin embargo, uno puede ser cuantitativamente dominante y por lo tanto, para el análisis de un problema en particular, esnecesario considerar solo a dicho mecanismo.
Los objetivos del trabajo son:
Conocer como ocurre la difusión en estado estacionario en una reacción química homogénea.
Estudiar las ecuaciones de variación para difusión en estado no estacionario.
Explicar la teoría de la capa límite.
Definir el transporte de interfase en sistemas de varios componentes.
Formular las expresiones para la densidad deflujo turbulento de materia.
Difusión en estado estacionario en reacción química homogénea
Consideremos el sistema que se muestra en la siguiente figura:

Aquí el gas A se disuelve en el líquido en un vaso de precipitado y se difunde isotérmicamente en la fase líquida. A medid da que se difunde, A también experimenta una reacción química homogénea irreversible de primer orden: A + B ->AB.
Este caso lo tratamos como una solución binaria de A y B, ignorando la pequeña cantidad de AB presente (la suposición pseudobinaria). Entonces, el balance de materia para la especie A sobre un espesor ∆z de la fase líquida se vuelve:

Al dividir esta ecuación entre S∆z y tomar el límite cuando ∆z -> 0, se obtiene:

Si la concentración de A es pequeña:

debido a que laconcentración molar total c es virtualmente uniforme en todo el líquido. Al combinar las dos últimas ecuaciones, se obtiene:

Esta ecuación debe resolverse con las siguientes condiciones límite:

Al resolverlo por el método de variables adimensionales y luego llevarlo a la connotación original, se obtiene:

Teoría de la capa límite
Se supone que la capa límite de concentración, esmuy delgada, lo que significa que los resultados se restringen a difusión pequeña o a tiempos de exposición cortos. Los resultados sólo son aplicables a la región entre el lugar geométrico de estancamiento hacia adelante (a partir del que se mide x) y la región de separación o turbulencia, en caso de haber.
La concentración de la especie en difusión se denomina cA, y su concentración en la...