Transferencia Simultanea Calor

Transferencia de momento, calor y masa
En el capítulo introductorio vimos las leyes básicas de la transferencia masa
de una especie por vía molecular (difusión). Esta es la ley de Fick.
También se dijo que la difusión puede tener lugar en presencia de un
movimiento global (flujo) de la solución, el cual genera otro modo de
transporte de la especie, el convectivo.
Con lo anterior seestableció un balance general de la masa para una especie
en particular.
Se agrega a estas leyes el balance de masa total, Ecuación de Continuidad.
Consideremos ahora el problema de transferencia simultánea de momento,
calor y masa.
Lo plantearemos en una situación relativamente sencilla, que es el flujo de
un fluido paralelo a una superficie plana, lo que permite usar el tratamiento
de “capalímite”.
A pesar de la formulación sencilla, el problema contiene flujos convectivos.
El problema
Se tiene un flujo de una sustancia B pura, con velocidad, temperatura y
concentración de otra especie A, uniformes (Uo, To, CAo=0)
La placa es de la especie A, que se evapora o sublima para disolverse en la
corriente, formada inicialmente solo por el componente B
Un caso posible es la evaporación deagua desde un recipiente. La
concentración de A en la superficie misma es la de saturación (en al caso del
sistema agua - aire, correspondería a una humedad relativa de 100%).
Otro caso posible es el de la sublimación de naftaleno u otra sustancia de
propiedades similares
La condensación de vapores sobre un líquido también podría considerarse con
los conceptos que se verán en este capítulo.Si admitimos la existencia de reacciones químicas, podemos extender el
tratamiento a casos de combustión de sólidos, o a reacciones catalíticas
usadas en el contexto de síntesis de compuestos.
Por ahora haremos varias simplificaciones drásticas, que son:
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Son válidas las ecuaciones de capa límite laminar sobre placa plana.
Éstas se plantean para la transferencia demomento, calor y masa.
El régimen es permanente
Existe un sistema binario para la transferencia de masa.
En la fase gaseosa solo está la especie B, en x≤0
No hay reacción química (Ecuación de conservación de la masa)
No hay fuerzas externas salvo la gravedad (en particular, no hay empuje
(buoyancy)) es decir, nos restringimos a convección forzada (ecuación
de movimiento).
 No haydisipación viscosa (Ecuación de energía)
 Propiedades físicas constantes: densidad total, viscosidad, calor
específico, conductividad térmica, concentración molar total y
difusividad.
 Hay transferencia de masa de A desde el sólido hacia la corriente. Esta
transferencia podrá modificar la velocidad vertical desde la placa con
respecto al caso en que no hay transferencia de masa.

Bajo este marco,consideraremos dos situaciones:
1. Velocidades bajas de transferencia de masa, y
2. Velocidades altas de transferencia de masa

En el primer caso los problemas dinámico, térmico y de masa están
desacoplados, mientras en el segundo la alta tasa de transferencia de masa
modifica la velocidad normal a la placa, y a su vez modifica el perfil de
velocidad axial y la distribución de temperatura.Se generarán capas límite de velocidad, temperatura y concentración, las
cuales pueden tener espesores diferentes.

Caso 1:
PROBLEMA DESACOPLADO
CAPA LÍMITE DINAMICA: Transferencia de momento:

Flujos externos alrededor de cuerpos sumergidos en una corriente fluida.
Un flujo externo, no alcanza un estado final de desarrollo, sino que continúa su
desarrollo, aún más allá del cuerpo.
Lacondición de no deslizamiento (velocidad cero sobre la superficie) da gran
importancia a los efectos viscosos.
La mayoría de los flujos externos sobre cuerpos se tratan mediante la teoría
de la capa límite y sus extensiones (métodos experimentales basados en
ésta).
Un fluido viscoso con velocidad uniforme (Uo), fluye paralelo a una pared sólida
de largo L. La coordenada paralela al...