Celda De Difusion De Arnold
Páginas: 8 (1997 palabras)
Publicado: 20 de febrero de 2013
CELDA DE DIFUSIÓN DE ARNOLD
1. Introducción.
La transferencia de masa
Es el transporte de una sustancia desde una zona de alta concentración hasta una de baja concentración.
Este fenómeno ocurre por una tendencia natural a que la masa de traslade.
Por otro lado existen dos tipos diferentes de transporte de masa; a nivel molecular (Difusión) y la transferencia de masaconvectiva.
La difusión se da a nivel del fluido y se basa en el movimiento aleatorio y permanente de sus moléculas; este fenómeno se explica mediante la ley de Fick que relaciona el flujo del componente difundido y el gradiente de concentración:
[pic]
donde [pic], El flux de masa, y [pic] la difusividad.
La transferencia de masa por convección hace referencia al transporte de un material entreuna superficie límite y un fluido en movimiento relativamente insoluble en el material. La convección se explica mediante la siguiente ecuación:
[pic]
donde NA es el flujo de masa y kc es el coeficiente convectivo de transferencia de masa que se relaciona con las propiedades del fluido, las características dinámicas y la geometría del sistema de estudio.
Difusividad
Está definido enla primera ley de Fick como el cociente del flux sobre el gradiente de concentración. (Análogo a la difusividad térmica en calor y a la viscosidad cinemática en la ley de Newton de viscosidad.) Sus unidades son m2s-1 y resultan ser propiedades de la materia. Este coeficiente depende de la presión, la temperatura y la composición del sistema. Una teoría cinética avanzada predice que en mezclasbinarias será pequeño el efecto debido a la composición.
Existen expresiones para calcular la difusividad cuando no se cuenta con datos experimentales. Estas están basadas en la teoría cinética de los gases. Para mezclas de gases no polares o de un gas polar con un no polar se utiliza las correlaciones basadas en la teoría de estados correspondientes.
Acetona
La acetona es un compuestoquímico con fórmula molecular CH3(CO)CH3 del grupo de las cetonas. Tenido en cuenta las propiedades de volatilidad de la acetona se escogió esta sustancia para probar la celda de arnold ya que esta se difunde fácilmente en aire en tiempos cortos.
Celda de Arnold
Un método usado para medir la difusividad de los gases, consiste en la Celda de Arnold, la cual se compone de un depósito de líquidopuro que se mantiene en el fondo de un tubo de diámetro pequeño, que al evaporarse se difunde dentro de un espacio gaseoso por encima del depósito. Por otra parte un gas insoluble en dicho líquido, fluye a través de la boca del tubo con objetivo de arrastrar los vapores del líquido.
Para considerarse la celda Arnold como un sistema en estado estacionario, debe estar bajo condiciones isobáricase isotérmicas y las fronteras deben permanecer fijas durante el tiempo.
Una celda de este tipo se muestra a continuación:
[pic]
Figura 1: Celda de Difusión de Arnold en estado estacionario.[1]
En este caso, se va a trabajar una Celda en estado Pseudoestacionario, donde la superficie líquida se mueve con el paso del tiempo.
Esto significa que una de las fronteras es la que se mueve. Paraasegurar este criterio, es preciso tener en cuenta que la longitud de la trayectoria de difusión debe cambiar en pequeñas proporciones en un intervalo grande de tiempo, por lo cual se obtiene la siguiente relación:
[pic]
[pic]
El montaje característico de una celda de Arnold en estado pseudoestacionario, se muestra a continuación:
[pic]
Figura 2: Celda de Arnold en EstadoPseudoestacionario[2]
Este intervalo constituye una pequeña fracción de la difusión total.
La difusión en una Celda de Arnold se define en la siguiente ecuación:
[pic]
Lo anterior proviene del siguiente balance de materia:
[pic]
En este caso no hay generación ni acumulación, por lo cual en la difusión de A se puede remplazar la ley de Fick para la parte difusiva y teniendo en cuenta la parte...
1. Introducción.
La transferencia de masa
Es el transporte de una sustancia desde una zona de alta concentración hasta una de baja concentración.
Este fenómeno ocurre por una tendencia natural a que la masa de traslade.
Por otro lado existen dos tipos diferentes de transporte de masa; a nivel molecular (Difusión) y la transferencia de masaconvectiva.
La difusión se da a nivel del fluido y se basa en el movimiento aleatorio y permanente de sus moléculas; este fenómeno se explica mediante la ley de Fick que relaciona el flujo del componente difundido y el gradiente de concentración:
[pic]
donde [pic], El flux de masa, y [pic] la difusividad.
La transferencia de masa por convección hace referencia al transporte de un material entreuna superficie límite y un fluido en movimiento relativamente insoluble en el material. La convección se explica mediante la siguiente ecuación:
[pic]
donde NA es el flujo de masa y kc es el coeficiente convectivo de transferencia de masa que se relaciona con las propiedades del fluido, las características dinámicas y la geometría del sistema de estudio.
Difusividad
Está definido enla primera ley de Fick como el cociente del flux sobre el gradiente de concentración. (Análogo a la difusividad térmica en calor y a la viscosidad cinemática en la ley de Newton de viscosidad.) Sus unidades son m2s-1 y resultan ser propiedades de la materia. Este coeficiente depende de la presión, la temperatura y la composición del sistema. Una teoría cinética avanzada predice que en mezclasbinarias será pequeño el efecto debido a la composición.
Existen expresiones para calcular la difusividad cuando no se cuenta con datos experimentales. Estas están basadas en la teoría cinética de los gases. Para mezclas de gases no polares o de un gas polar con un no polar se utiliza las correlaciones basadas en la teoría de estados correspondientes.
Acetona
La acetona es un compuestoquímico con fórmula molecular CH3(CO)CH3 del grupo de las cetonas. Tenido en cuenta las propiedades de volatilidad de la acetona se escogió esta sustancia para probar la celda de arnold ya que esta se difunde fácilmente en aire en tiempos cortos.
Celda de Arnold
Un método usado para medir la difusividad de los gases, consiste en la Celda de Arnold, la cual se compone de un depósito de líquidopuro que se mantiene en el fondo de un tubo de diámetro pequeño, que al evaporarse se difunde dentro de un espacio gaseoso por encima del depósito. Por otra parte un gas insoluble en dicho líquido, fluye a través de la boca del tubo con objetivo de arrastrar los vapores del líquido.
Para considerarse la celda Arnold como un sistema en estado estacionario, debe estar bajo condiciones isobáricase isotérmicas y las fronteras deben permanecer fijas durante el tiempo.
Una celda de este tipo se muestra a continuación:
[pic]
Figura 1: Celda de Difusión de Arnold en estado estacionario.[1]
En este caso, se va a trabajar una Celda en estado Pseudoestacionario, donde la superficie líquida se mueve con el paso del tiempo.
Esto significa que una de las fronteras es la que se mueve. Paraasegurar este criterio, es preciso tener en cuenta que la longitud de la trayectoria de difusión debe cambiar en pequeñas proporciones en un intervalo grande de tiempo, por lo cual se obtiene la siguiente relación:
[pic]
[pic]
El montaje característico de una celda de Arnold en estado pseudoestacionario, se muestra a continuación:
[pic]
Figura 2: Celda de Arnold en EstadoPseudoestacionario[2]
Este intervalo constituye una pequeña fracción de la difusión total.
La difusión en una Celda de Arnold se define en la siguiente ecuación:
[pic]
Lo anterior proviene del siguiente balance de materia:
[pic]
En este caso no hay generación ni acumulación, por lo cual en la difusión de A se puede remplazar la ley de Fick para la parte difusiva y teniendo en cuenta la parte...
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