Balance De Masa En Sistemas Coordenadas

INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE CENTLA

CURSO: BALANCE DE MOMENTUM, CALOR Y MASA

FACILITADOR: ING. JAVIER SANLUCAR ESTRADA

UNIDAD III

ESTUDIANTE: MARGARITA DE LOS SANTOS CORDOVA

CARRERA: INGENIERIA QUIMICA

SEMESTRE: 5TO

FRONTERA CENTLA, TABASCO.

En este capítulo veremos cómo se plantean problemas elementales de difusión mediante un balance demateria aplicado a una envoltura. El procedimiento’ que se utiliza es esencialmente el mismo que en los casos anteriores:
a. Se aplica un balance de materia a una envoltura delgada perpendicular a la dirección del transporte de materia, con el fin de obtener una ecuación diferencial de primer orden, cuya integración conduce a la distribución de la densidad de flujo de materia.
b. Se substituyeen esta expresión la relación entre la densidad de flujo de materia y el gradiente de concentración, obteniéndose una ecuación diferencial de segundo orden para el perfil de concentración. Las constantes de integración se determinan a partir de las condiciones límite que fijan la concentración y la densidad de flujo de materia en las superficies que confinan el sistema. Para simplificar,utilizaremos exclusivamente la densidad de- flujo NA, es decir, el número de moles de A que atraviesan la unidad de área en la unidad de tiempo, estando la unidad de área fija en el espacio. Para los sistemas de dos componentes relacionaremos la densidad de flujo molar con el gradiente de concentración mediante la expresión (véase Ec. 16.2-2).

Téngase en cuenta que NA* es el componente z del vector NA.Para poder utilizar la Ec. 17.0-1 hay que eliminar NBz. Esto solo es posible si de antemano se sabe algo acerca de la relación NB,/NAI. En los problemas que se estudian en este capítulo se comienza por establecer esta relación basándose en hechos físicos.
En el presente capítulo se estudia la difusión en sistemas reaccionantes y no reaccionantes. En el caso de existir reacción química, puedenser de dos tipos: homogéneos, en los que el cambio químico tiene lugar en todo el volumen del fluido, y heterogéneos, en los que dicho cambio ocurre solamente en una región restringida del sistema, tal como la superficie de un catalizador. Las reacciones homogéneas y heterogéneas no difieren solamente en el aspecto físico, sino también en la forma en que son descritas. En una reacción homogénea lavelocidad de producción aparece en un término de manantial en la ecuación diferencial que se obtiene a partir del balance de materia aplicado a una envoltura, que corresponde al término de manantial calorífico que aparece en el balance de energía aplicado a una envoltura.
Por el contrario, en una reacción heterogénea la velocidad de producción no aparece en la ecuación diferencial, sino en lacondición límite correspondiente a la superficie sobre la que tiene lugar la reacción. Para el planteamiento de problemas en los que intervienen reacciones químicas es preciso disponer de información acerca de la velocidad con que se forman o desaparecen las diferentes especies químicas durante la reacción. Esto nos lleva al campo de la cinética química, la rama de la química física que estudia losmecanismos de las reacciones químicas y la velocidad con la que éstas se producen.1 En este capítulo se supone que son conocidos los mecanismos de las reacciones químicas, y que las velocidades de reacción pueden representarse mediante funciones sencillas de las concentraciones de las substancias reaccionantes. A este respecto, es preciso indicar la notación que se ha de utilizar para las constantesde velocidad de reacción. Para reacciones heterogéneas, la velocidad de reacción en la superficie catalítica puede expresarse mediante una relación de la forma

En la que RA[=] moles cm-3 seg-1 y cA[=] moles cm-3. El exponente n representa el «orden» de la reacción; para una reacción de primer orden, k1”” [=] seg-1. Para reacciones heterogéneas, la velocidad de reacción en la superficie...