Cuaderno de ejercicios difusion

CUADERNO DE EJERCICIOS DE TRANSFERENCIA DE MATERIA
EJERCICIOS CON MATLAB.

Alumno:

Profesor: Jaime Lora Garcia
© jlora@iqn.upv.es

1. DIFUSION MOLECULAR EN FASE GAS.

DIFUSION MOLECULAR FASE GAS
DMG1. Una tubería contiene una mezcla de He y N2, gaseoso a 298 K y 1 atm de presión total,
que es constante en toda la extensión del tubo.
En uno de los extremos del tubo, punto 1, la presión parcialpA1 del He es 0.50 atm y en el
otro extremo, a 40 cm, pA2 = 0.10 atm.
Calcular el flux molar de He en las condiciones indicadas, suponiendo que el valor de D AB de la
mezcla He-N2, es 0.687 cm2/seg.
SOLUCION.
ESQUEMA Y MODELO

BLOQUE DE PRESENTACION
% DMG1.m Enunciado
clc
clear all
BLOQUE DE DATOS
%DATOS----------------RG=8314;
%joule/kmol K
DAB=0.687e-4;
%m2/s
pT=1.01325e5;
%presión en PaTG=298;
%temperatura en K
z=0.1;
%espesor en m
%presiones parciales en Pa
pA1=0.5*1.01325e5;
pA2=0.1*1.01325e5;
BLOQUE CALCULOS
%CALCULOS------------JA= DAB*(pA1-pA2)/(RG*T*z);
BLOQUE SALIDA RESULTADOS
%SALIDA DE RESULTADOS------------fprintf('RESULTADOS \n');
fprintf('Flux difusivo JA=%.4e kmol/m2·s \n',JA);

RESULTADOS
Flux difusivo JA=2.8096e-006 kmol/m2·s

GRADO DE INGENIERIA QUIMICA. TRANSFERENCIADE MATERIA

© jlora@iqn.upv.es

DIFUSION MOLECULAR FASE GAS
DMG2. En un tubo uniforme de 0.25 m de largo se está difundiendo amoniaco gaseoso (A) en
N2 (B) a 1 atm de presión y 298 K.
En un punto 1, las presión parcial de NH3 es pA1=1.013 104 Pa, y en otro punto 2, pA2=0.507
104 Pa. La difusividad DAB es 0.23 10-4 m2/seg. Calcular los flujos específicos JA y JB entre las
dos superficies delsistema.
SOLUCION.

BLOQUE DE PRESENTACION
% DMG2.m Enunciado
clc
clear all
BLOQUE DE DATOS
%DATOS----------------RG=8314;
%joule/kmol K
DAB=0.23e-4;
%m2/s
pT=1.01325e5;
%presión en Pa
T=298;
%temperatura en K
L=0.25;
%espesor en m
%se van a calcular las concentraciones molares para usar la
%formula básica del flux
pA1=1.013e4;cA1=pA1/(RG*T);
pA2=0.507e4;cA2=pA2/(RG*T);
BLOQUE CALCULOS%CALCULOS------------JA=DAB*(cA1-cA2)/L;
%evaluamos el flux JA
DBA=DAB;
%preparamos la ecuación para JB
cT=pT/(RG*T);cB1=cT-cA1;cB2=cT-cA2;
JB=DBA*(cB1-cB2)/L;
%evaluamos el flux JB
BLOQUE SALIDA RESULTADOS
%SALIDA DE RESULTADOS------------fprintf('RESULTADOS \n');
fprintf('Flux difusivo JA=%.4e kmol/m2·s\n',JA);
fprintf('Flux difusivo JB=%.4e kmol/m2·s\n',JB);
RESULTADOS
Flux difusivo JA=1.8789e-007 kmol/m2·sFlux difusivo JB=-1.8789e-007 kmol/m2·s

GRADO DE INGENIERIA QUIMICA. TRANSFERENCIA DE MATERIA

© jlora@iqn.upv.es

DIFUSION MOLECULAR FASE GAS
DMG3. El agua que está en el fondo de un tubo metálico estrecho se mantiene a temperatura
constante de 293.15 K. La presión total del aire (que se supone seco) es 1 atm.
El agua se evapora y se difunde a través del aire en el tubo, y la trayectoria dedifusión, z,
tiene 6 in de longitud.
Calcular la velocidad de evaporación en condiciones de no difusión de B en lbmol/hr pie2.
La difusividad del vapor de agua a 293 K y 1 atm de presión es 0.25010-4 m2/seg.
SOLUCION.

BLOQUE DE PRESENTACION
% DMG3.m Enunciado
clc
clear all
BLOQUE DE DATOS
%DATOS----------------RG=8314.;
%joule/kmol K
pT=1.01325e5;
%presión en Pa
T=293.15;
%temperatura en KcT=pT/(RG*T);
L=6.*0.0254;
%espesor en m
DAB=0.25e-4;
%m2/s
pvapor=2339;
pA2=0.;

%interpolación de tablas presión de vapor del agua en Pa
%el aire está seco o exento de vapor de agua en un punto
%alejado de la interfase agua-aire
%calculamos las concentraciones molares y la concentración total
cA1=pA1/(RG*T);
cA2=pA2/(RG*T);
c=pT/RG*T;
BLOQUE CALCULOS
%CALCULOS------------%definimos la media logarítmica yBMyBM=(1/c)*(cA1-cA2)/log((c-cA2)/(c-cA1));
%calculamos NA
NA=(DAB/L)*(cA1-cA2);
%para pasar de knmol/m2 s a lbmol/hr ft2 definimos un factor de corrección
fc=(1./0.4536)*3600*(0.3048^2);
GRADO DE INGENIERIA QUIMICA. TRANSFERENCIA DE MATERIA

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DIFUSION MOLECULAR FASE GAS

BLOQUE SALIDA RESULTADOS
%SALIDA DE RESULTADOS------------fprintf('RESULTADOS');
fprintf('Flux difusivo...