transferencia de masa

PRÁCTICA # 6
“TRANSFERENCIA DE MASA”

OBJETIVO:

Determinar la difusividad másica del sistema vapor – aire de manera experimental mediante el modelo del Tubo de Stefan y comprobación de la ecuación de Fick.

MARCO TEORICO:

Transferencia de Masa
El transporte de masa ocurre cuando un constituyente (de un sistema de varios componentes) viaja desde una región de alta concentración aotra de baja concentración.
El proceso fundamental de transferencia, esto es, transferencia de masa, interviene en los procesos de destilación, absorción, secado, lixiviación, extracción líquido-líquido, adsorción y procesos de membrana. Cuando se transfiere masa de una fase a otra o a través de una sola fase el mecanismo básico es el mismo, ya sea que se trate de gases, líquidos o sólidos.
Elmecanismo de transferencia de masa, depende de la dinámica del sistema en que se lleva acabo.
Hay dos modos de transferencia de masa:
Molecular: La masa puede transferirse por medio del movimiento molecular fortuito en los fluidos (movimiento individual de las moléculas), debido a una diferencia de concentraciones. La difusión molecular puede ocurrir en sistemas de fluidos estancados o en fluidosque se están moviendo.
Convectiva: La masa puede transferirse debido al movimiento global del fluido. Puede ocurrir que el movimiento se efectúe en régimen laminar o turbulento. El flujo turbulento resulta del movimiento de grandes grupos de moléculas y es influenciado por las características dinámicas del flujo. Tales como densidad, viscosidad, etc.





Difusividad Molecular
La difusión esel movimiento, bajo la influencia de un estímulo físico, de un componente individual a través de una mezcla. La causa más frecuente de la difusión es un gradiente de concentración del componente que difunde. Un gradiente de concentración tiende a mover el componente en una dirección tal que iguale las concentraciones y anule el gradiente.
La difusión molecular (o transporte de molecular) puededefinirse como la transferencia (o desplazamiento) de moléculas 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 vecesse llama también proceso con trayectoria aleatoria.










Figura del Diagrama Esquemático Del Proceso De Difusión Molecular
En la figura se muestra esquemáticamente el proceso de difusión molecular. Donde se ilustra la trayectoria desordenada que las moléculas de A donde puede seguir difundiéndose del punto (1) al (2) a través de las moléculas de B. Si hay un número mayor demoléculas cerca del punto (1) con respecto al punto (2), entonces, y puesto que las moléculas se difunden de manera desordenada en ambas direcciones, habrá más moléculas de A difundiéndose de (1) a (2) que de (2) a (1) .
La difusión neta de A va de una región de alta concentración a otra de baja concentración

Ley de Fick
Considerando una mezcla binaria A y B, y si el número de moléculas de A en unvolumen dado en una región , es mayor que en otra región vecina, entonces de acuerdo con la ecuación (1) tendrá lugar la migración de moléculas de A a través de B, desde la zona de mayor concentración hacia la de menor concentración
Por lo tanto, la ecuación 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 mol Kg de (A + B) / m3XA es la fracción mol de A en la mezcla de A y B
JAZ es el flujo de masa en mol Kg/(seg m2)
Sí c es constante, tenemos que cA = cxA
CdxA = d(cxA) = dcA
Entonces, para una concentración total constante

= - C DAB

Determinación de coeficientes de difusión
La difusividad, o coeficiente de difusión es una propiedad del sistema que depende de la temperatura, presión y de la naturaleza...