5.1 Coeficientes De Transferencia Conectiva De Masa

5.1 coeficientes de transferencia conectiva de masa



Introducción

La velocidad de difusión es lenta en algunos casos y se desea una transferencia más rápida. Para lograrlo, se incrementa la velocidad del fluido hasta obtener una transferencia de masa turbulenta.
Para que el fluido tenga un flujo convectivo se requiere que pase sobre otro fluido en el que sea imniscible, o sobre unasuperficie sólida. Un ejemplo es el fluido de una tubería, donde parte de la pared de la tubería está recubierta de un material sólido de disolución lenta, como el ácido benzoico. El ácido
benzoico se disuelve y se transporta perpendicularmente a la corriente principal desde la pared.
Cuandoun fluido tiene flujo turbulento y pasa sobre una superficie, no es posible describir la velocidad real delas partículas pequeñas del mismo con la misma claridad que en el flujo laminar.
Cuando un soluto A se disuelve en una superficie, hay gran concentración del mismo en el fluido que está en la superficie, y en general, esta concentración disminuye a medida que aumenta la distancia a la pared. Sin embargo, las cantidades minúsculas de porciones de fluido adyacentes no siempre tienen
concentracionesparecidas.
En la región turbulenta adyacente a la de transición, la mayor parte de la transferencia ocurre por
difusión turbulenta, con una porción pequeña causada por difusión molecular. La disminución de
concentración es muy pequeña, pues los remolinos tienden a mantener la concentración uniforme.


















5.11Tipos de coeficientes de transferencia de masa

.Definición del coeficiente de transferencia’de masa.
Puesto que nuestros conocimientos del flujo turbulento son incompletos, el enfoque que se utiliza para deducir las ecuaciones de la difusión turbulenta será similar al que se usó para la difusión molecular. Para la transferencia turbulenta de
masa para c constante, la ecuación (6.1-6) se escribe J*A = -(D,, + Em ) dcA /dz
donde DAB es ladifusividad molecular en m2/s y E,,,, es la diiüsividad de masa de remolinos en m2/s.
El valor de Q,, es variable, cercano a cero en la interfaz o en la superficie y va en aumento a medida que se incrementa la separación de la pared. Se usa entonces un valor promedio EM, pues por lo general no se conoce su variación exacta. Integrando la ecuación (7.2-l) entre los puntos 1 y 2,
J* AL =-(DAB+EM /Z2 – Z1)( CA1 – CA2 )
El flujo Ji, se basa en el área superficial AI, pues el corte transversal puede variar. Por lo general, o se conoce el valor de z2 - zl, esto es, la longitud de la trayectoria. De esta forma, la ecuación se simplifica y se escribe con un coeficiente convectivo de transferencia de masa kf .
J*A = k’c (CA1 –CA2) donde Ji, es el flujo específico de A desde la superficie Al conrespecto a la totalidad de la fase, k:
es (DAB + EY)/(z2 - z,), que corresponde a un coeficiente experimental de transferencia de masa en kg mol/s *m2 + (kg mol/m3), o simplificado como mh; y cA2 es la concentración en el punto 2 en kg mol A/m3 o, por lo general, la concentración promedio total CAZ. Esta definición del coeficiente convectivo de transferencia de masa kc es muy parecida a la delcoeficiente convtctivo de transferencia de calor, h.

5.1.2 Coeficiente de transferencia de masa para contra difusión equimolar.
El valor que casi siempre interesa es NA, esto es, el flujo específico de A con respecto a coordenadas estacionarias. Podemos empezar con la siguiente expresión, que es similar a la de difusión molecular, pero añadiendo el término EM:
NA = - c(DAB + EM) dxA /dz +XA (NA –NB)
Para el caso de contradifusión equimolar, donde NA = - NB, integrando en estado estacionario y estableciendo que k’C = (DAB + EM ) / (Z1 – Z2), NA = k’C (CA1 – CA2)
La ecuación es la fórmula que define al coeficiente de transferencia de masa. Sin embargo,la concentración también suele definirse en términos de fracciones mol en un líquido o un gas o en términos de presiones parciales en el...