Practica de difusion en ingenieria quimica

OBJETIVOS

Determinar el coeficiente de difusión real y teórico de diferentes sistemas, por medio de las ecuaciones del coeficiente de difusividad: Ecuación de Gillilland, de Fuller y de la Teoría del pozo.

INTRODUCCIÓN

Las diversas operaciones unitarias podían clasificarse en tres procesos fundamentales de transferencia (o transporte): transferencia de calor, de momento lineal y de masa.El proceso fundamental de transferencia de masa o difusión, interviene en la destilación, absorción, secado, 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, líquido o sólidos. Esto también se demostró para la transferencia de calor, en el cual eltransporte de calor por conducción obedece la ley de Fourier en gases, líquidos y sólidos.

La transferencia de masa es decisiva en muchas áreas de la ciencia y la ingeniería. La transferencia de masa se verifica cuando el componente de una mezcla emigra en una misma fase o de una fase a otra, a causa de la diferencia de concentración entre dos puntos. Muchos fenómenos comunes implican unatransferencia de masa. El líquido de un recipiente lleno de agua se evapora en el aire estacionario debido a la diferencia de concentración del vapor de agua entre la superficie del líquido y el aire que lo rodea. Un trozo de azúcar sumergido en una taza de café se disuelve y se difunde, sin agitación, en la solución que lo rodea. En un proceso de fermentación, los nutrientes y el oxígeno disueltosen la solución se difunden hacia los microorganismos. En una reacción catalítica, los reactivos se difunden del medio circundante a la superficie catalítica donde se verifica la reacción.

La transferencia de masa pude considerarse de forma similar a la aplicación de la ley de conducción de Fourier a la transferencia de calor. Sin embargo, una de las diferencias importantes es que en altransferencia molecular de masa, uno o más de los componentes del medio se desplaza. En la transferencia de calor por conducción, el medio suele ser estacionario y sólo transporta energía en forma de calor. Esto induce algunas diferencias entre la transferencia de calor y la de masa.


MARCO TEORICO




LEY DE FICK


La difusión molecular puede definirse como la transferencia de moléculasindividuales a través de un fluido por medio de los desplazamientos aleatorios e individuales y desordenados de las moléculas. La difusión se presenta de una región de alta concentración a otra de baja concentración.

La ecuación general de la ley de Fick puede escribirse como sigue para una mezcla binaria de A y B:
JAZ = -cDAB (dxA/dz)

donde c es la concentración total de A y B y xA es lafracción mol de A. Si c es constante, entonces,
cA = cxA,
cdxA = d(cxA) = dcA

Sustituyendo las ecuaciones para una concentración total constante.

JAZ = -DAB (dcA/dz)


DIFUSIÓN MOLECULAR EN GASES.

CONTRADIFUSION EQUIMOLAR EN GASES. Se tiene un diagrama para dos gases, Ay B, a presión parcial total constante P, en dos cámaras grandes, conectadas por un tubo que sirve para que severifique la difusión molecular en estado estacionario. Una agitación en ambas cámaras mantiene uniformes sus concentraciones. La molécula A se difunden hacia la derecha y las de B hacia la izquierda. Puesto que la presión total P es constante en todo el sistema, los moles netos de A que se difunden hacia la derecha deben ser iguales a los moles netos de B, que lo hacen hacia la izquierda. Si nofuera así, la presión total no se mantendría constante. Esto significa que,

JAZ = -JBZ

Escribiendo la ley de Fick para B cuando c es constante,

JB = -DBA (dcB/dz)

ahora bien, puesto que P = pA + pB = constante, se tiene,

c = cA + cB

Diferenciando ambos lados,
dcA = -dcB

Igualando las ecuaciones tenemos,

JA = -DAB (dcA/dz) = -JB = -(-)DBA (dcB/dz)

Sustituyendo...