1649 grupo 3 2014-09-24 12ª -...

33
. Transferencia de Masa 1649 Grupo 3 2014-09-24 12ª

Upload: others

Post on 24-Feb-2020

4 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: 1649 Grupo 3 2014-09-24 12ª - UNAMdepa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/TM2014-09-2412a_29036.pdfCoeficiente de transferencia de masa D AB de acuerdo con la Teoría Cinética, TC La expresión

.

Transferencia de Masa

1649

Grupo 3

2014-09-24 12ª

Page 2: 1649 Grupo 3 2014-09-24 12ª - UNAMdepa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/TM2014-09-2412a_29036.pdfCoeficiente de transferencia de masa D AB de acuerdo con la Teoría Cinética, TC La expresión

2014-09-24

Contenido

Coeficientes empíricos de difusión molecular:

Gases;

Líquidos;

Sólidos.

Sistema líquido/gas: introducción.

13 2

2

1 13 3

9

AB 2

A BA B

4.3 10 T 1 1D

M MP V V

AAB

A

uD KT

F

DAB 0

ED D exp

RT

Page 3: 1649 Grupo 3 2014-09-24 12ª - UNAMdepa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/TM2014-09-2412a_29036.pdfCoeficiente de transferencia de masa D AB de acuerdo con la Teoría Cinética, TC La expresión

Coeficiente de transferencia de masa DAB de acuerdo con la

Teoría Cinética, TC

La expresión matemática de DAB se obtiene aplicando un

procedimiento que consiste en comparar la definición del flux molar

difusivo de la especie de interés (A) con la expresión de flux molar

que se obtienen aplicando los principios de la Teoría Cinética.

Por convenienecia, el flux molar de A se expresa en términos de la

fracción molar de dicho componente xA y la concentración molar total

C, la cual se asume constante.

De acuerdo con la definición de flux molar por difusión:

AAy Am

dCJ D

dy

3

... (1)AAy Am

dxJ CD

dy

como: A AC Cx

teoría cinética de los gases ... (2)AyJ

Page 4: 1649 Grupo 3 2014-09-24 12ª - UNAMdepa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/TM2014-09-2412a_29036.pdfCoeficiente de transferencia de masa D AB de acuerdo con la Teoría Cinética, TC La expresión

Coeficiente de Difusión Molecular DAB.

# A partir de la Teoría Cinética de los Gases;

# Modelos empíricos.

Page 5: 1649 Grupo 3 2014-09-24 12ª - UNAMdepa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/TM2014-09-2412a_29036.pdfCoeficiente de transferencia de masa D AB de acuerdo con la Teoría Cinética, TC La expresión

como: ; 2

8KT 1u

m 2 d n

AB 2

u 1 8KT 1D

3 3 m 2 d n

para gas ideal: P

nKT CRT P nKT

3 1 2

AB 22

u 1 8KT KT 2 1 KT 1 1D

3 3 m 3 P2 d P d m

5

Como se dijo, la expresion matematica de DAB se obtiene comparando

la definición del flux molar difusivo de A (ecuación 1) con la

expresión de flux molar que se obtuvo aplicando los principios de la

Teoría Cinética (ecuación 2):

... (1)AAy Am

dxJ CD

dy ... (2)A

Ay

Cu dxj

3 dy

AB

uD

3

Page 6: 1649 Grupo 3 2014-09-24 12ª - UNAMdepa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/TM2014-09-2412a_29036.pdfCoeficiente de transferencia de masa D AB de acuerdo con la Teoría Cinética, TC La expresión

Como:

3 1 2

AB 2

2 1 K

d

T 1 1D

3 P m

Para mezcla binaria ( en : )

1 23

AB

A AB

2

B

2 1 KT 1 1D

3 PA

mdB

6

La definición más sencilla de d y m: considerar que A y B

contribuyen en la misma proporción a las características de la mezcla:

A BAB

1d d d

2

A BAB

1 1 1

m

1

2 m m

Coeficiente de difusión empírico, para un sistema binario, donde la

especie i se transporta (difunde) en el seno de la especie j:

3

2

1 2

ij

Pr o

1 1 1 1D K' T

A P Mi Mj

APro = Área promedio transversal efectiva donde ocurre la transferencia.

K’ = Constante de proporcionalidad, que se obtiene empíricamente.

Page 7: 1649 Grupo 3 2014-09-24 12ª - UNAMdepa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/TM2014-09-2412a_29036.pdfCoeficiente de transferencia de masa D AB de acuerdo con la Teoría Cinética, TC La expresión

Gilliland… derivado de la teoría Cinética (1934)… 2.6 Hines

13 2

2

1 13 3

9

AB 2

A BA B

4.3 10 T 1 1D

M MP V V

DAB = Coeficiente de difusión molecular de A en B, m2/s

T = Temperatura, K

P = Presión total del sistema, atm (101.3 nK/m2 )

Vi = Volumen molar del componente i a su temperatura de ebullición,

m3/Kg-mol

Mi = Peso molecular de i, Kg/Kg-mol

Tabla 2.1 (Hines) Volumen atómico y molecular

a la Temperatura de ebullición normal (Treybal,1968).

Kgmol

m3

Kgmol

Kg

29.9 Aire

14.3 H2

3.7 Hidrogeno, H

53.2 Br2

27 Bromo, Br

V molar x 103 V Atómico x 103

7

Page 8: 1649 Grupo 3 2014-09-24 12ª - UNAMdepa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/TM2014-09-2412a_29036.pdfCoeficiente de transferencia de masa D AB de acuerdo con la Teoría Cinética, TC La expresión

Fuller, 1966: Semiempìrica (ajuste de datos experimentales)

(‘’Mejor’’ que Gilliland) (7% de error respecto de datos

experimentales)… aplica para gases no-polares y polares… Hines 2.7

12

1 13 3

9 1.75

AB 2

A B

A B

1 10 T 1 1D

M MP V V

V = Volumen atómico de los elementos que forman a la molécula A o B.

∑V = Volumen de difusión.

Tabla 2.2 (Hines) Volúmenes de difusión Atómico y molecular.

20.2 Anillo Aromatico

14.9 NH3

5.69 N

19.5 Cl

1.98 H

16.5 C

V Molecular V atómico Incrementos de:

Revisar

referencia

Fuller, 1966 8

Page 9: 1649 Grupo 3 2014-09-24 12ª - UNAMdepa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/TM2014-09-2412a_29036.pdfCoeficiente de transferencia de masa D AB de acuerdo con la Teoría Cinética, TC La expresión

Lennard-Jones… Función de energía potencial… ec’n16.4-14 BSL

12 6

AB ABABr 4

r r

φ (r) … energía potencial de

interacción entre las moléculas

esféricas y no polares A y B… es

función de la distancia r que

separa a dichas moléculas;

εAB... Energía característica

(máx) de interacción entre A y B;

σAB … diámetro característico de

A y B (no es el diámetro

molecular dAB utilizado antes,

pero σAB y dAB pueden ser de la

misma magnitud).

Page 10: 1649 Grupo 3 2014-09-24 12ª - UNAMdepa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/TM2014-09-2412a_29036.pdfCoeficiente de transferencia de masa D AB de acuerdo con la Teoría Cinética, TC La expresión

Lennard-Jones… Función de energía potencial… ec’n16.4-14 BSL

12 6

AB ABABr 4

r r

AB r

Page 11: 1649 Grupo 3 2014-09-24 12ª - UNAMdepa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/TM2014-09-2412a_29036.pdfCoeficiente de transferencia de masa D AB de acuerdo con la Teoría Cinética, TC La expresión

Chapman_Enskog… 1951; gases a baja densidad… BSL 16.4-12 1

2

5 1.75

D,

A B

B

AB

AB A

1 1T

M M2.2646 10 TD

C

C… concentración molar (g-mol/cm3; para gas ideal C=P/RT)

σAB … diámetro característico de A y B (no es el diámetro molecular dAB

utilizado antes, pero σAB y dAB pueden ser de la misma magnitud).

ΩAB... Es una función de energía potencial de interacción entre las

moléculas A y B, y de la temperatura… para las moléculas esféricas y

no polares ΩAB se estima mediante la función de energía potencial de

Lennard-Jones φ (r).

Gases ideales: P

CRT

123

A B

AB 2

AB D,AB

T 1 M 1 MD 0.0018583

P

DAB [=] cm2 seg-1 ; C [=] g-moles cm-3 ; T [=] 0 K; P [=] atm; σAB [=]

Ångström; ΩAB es adimensional… ver Tabla B-2 de BSL. 11

Page 12: 1649 Grupo 3 2014-09-24 12ª - UNAMdepa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/TM2014-09-2412a_29036.pdfCoeficiente de transferencia de masa D AB de acuerdo con la Teoría Cinética, TC La expresión

Coeficiente de transferencia de masa DAB gas; Chapman-Enskog.

Toma en cuenta la interacción que se produce cuando dos moléculas

chocan; así, este modelo “corrige” al que se basa en la teoría cinética.

Dicha interacción se modela a través de la función potencia Lennard-

Jones φ1,2:

1 2 6

r 4 r r

r es la distancia radio-radio de dos moléculas; ε y σ son parámetros

de choque

1 Hirschfelder, Curtis, Bird, Molecular Theory of Gases and Liquids, John Wiley, N.Y.,1954. 2 W. J. Thomson, Introduction to Transport Phenomena, Prentice Hall, N.Y., 2000.

... ; ;

3 2A B3

AB AB

AB D

T 1 M 1 M mD 1.884 10 D p kPa nm

P s

= integral de colisión (adimensional)D

KTf

MA y MB representan el peso molecular de las moléculas A y B,

respectivamente.

Page 13: 1649 Grupo 3 2014-09-24 12ª - UNAMdepa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/TM2014-09-2412a_29036.pdfCoeficiente de transferencia de masa D AB de acuerdo con la Teoría Cinética, TC La expresión

. 1 W. J. Thomson, Introduction to Transport Phenomena, Prentice Hall, N.Y., 2000. Ejemplo 6-1 13

Page 14: 1649 Grupo 3 2014-09-24 12ª - UNAMdepa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/TM2014-09-2412a_29036.pdfCoeficiente de transferencia de masa D AB de acuerdo con la Teoría Cinética, TC La expresión

Coeficiente de difusión DAB

Es una característica del sistema, por lo tanto su valor depende de

factores tales como el tipo de especies que se transportan, las

condiciones de en las que ocurre la transferencia, el estado de

agregación, temperatura, presión, etcétera.

14

Page 15: 1649 Grupo 3 2014-09-24 12ª - UNAMdepa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/TM2014-09-2412a_29036.pdfCoeficiente de transferencia de masa D AB de acuerdo con la Teoría Cinética, TC La expresión

Coeficiente de transferencia de masa DAB fase líquida.

Los líquidos son más difíciles de modelar que los gases (hay mayor

cercanía entre las moléculas, por lo tanto mayor grado de interacción,

etcétera).

Los modelos implican un grado de empirismo relativamente grande1.

Modelo hidrodinámico.

Este modelo presupone que el sistema esta constituido por moléculas

esféricas y rígidas del componente de interés A, que se mueven a través

de un líquido B.

AAB

A

uD KT

F

K = constante (parámetro de ajuste); T = temperatura (0 K);

uA = velocidad de A ; FA= fuerzas que actúan sobre A.

1 Reid, Prausnitz, Sherwood, T. K., The Properties of Gases and Liquids, McGraw Hill,

N. Y., 1977

Page 16: 1649 Grupo 3 2014-09-24 12ª - UNAMdepa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/TM2014-09-2412a_29036.pdfCoeficiente de transferencia de masa D AB de acuerdo con la Teoría Cinética, TC La expresión

2 R. B. Bird, W. E. Stewart, E. N. Lightfoot, Trasnport Phenomena, 2ª. Edición

Coeficiente de transferencia de masa DAB fase líquida.

Creeping flow. Se aplica cuando las moléculas son esféricas y se

mueven lentamente (flujos con Re “muy pequeños”, se puede resolver

la ecuación de movimiento, para predecir FA 2, en tales casos se tiene:

se convierte en: AAB AB

A B A

u 1D KT D KT

F 6 R

K = constante (parámetro de ajuste); T = temperatura (0 K);

μB = viscosidad de B; RA = radio de A.

Wilke-Chang. Semi-empírico; toma en cuenta en cierta medida la

interacción entre las moléculas:

0.6

16 AAB B B A

A

uD 1.17 10 T M v

F

parámetro de asociación; no asociación; etanol; agua1 1.5 2.6

peso molecular de ; viscosidad de ; volumen molar específico de B B AM B B v A

Page 17: 1649 Grupo 3 2014-09-24 12ª - UNAMdepa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/TM2014-09-2412a_29036.pdfCoeficiente de transferencia de masa D AB de acuerdo con la Teoría Cinética, TC La expresión

17

Page 18: 1649 Grupo 3 2014-09-24 12ª - UNAMdepa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/TM2014-09-2412a_29036.pdfCoeficiente de transferencia de masa D AB de acuerdo con la Teoría Cinética, TC La expresión

18

Page 19: 1649 Grupo 3 2014-09-24 12ª - UNAMdepa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/TM2014-09-2412a_29036.pdfCoeficiente de transferencia de masa D AB de acuerdo con la Teoría Cinética, TC La expresión

Para que un átomo se mueva (difunda) de un lugar hacia otro requiere

de cierta energía.

Energía de activación : la requerida para vencer la barrera energética

que está determinada por las fuerzas (energías) de enlace interatómicos

que existen entre el átomo que se difunde y los que lo rodean.

Difusión en sólidos. (ejemplos cualitativos):

(a) Intercambio (b) anillo (c) huecos

(d) Intersticio (d) Intersticio/ sustitución 19

Page 20: 1649 Grupo 3 2014-09-24 12ª - UNAMdepa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/TM2014-09-2412a_29036.pdfCoeficiente de transferencia de masa D AB de acuerdo con la Teoría Cinética, TC La expresión

Coeficiente de transferencia de masa DAB sólidos.

Los modelos implican un alto grado de empirismo1.

Prevalece el movimiento intra-cristalino de especies iónicas, se

considera el transporte a través de defectos o “vacancies” en la

estructura cristalina.

En general, se dice que la difusión en sólidos es un proceso activado,

y puede expresarse mediante un modelo tipo Arrhenius:

1 Reid, Prausnitz, Sherwood, T. K., The Properties of Gases and Liquids, McGraw Hill,

N. Y., 1977 2 R. B. Bird, W. E. Stewart, E. N. Lightfoot, Trasnport Phenomena, 2ª. Edición

D0 y ED son parámetro de ajuste; T = temperatura (0 K);

ED es del orden de 250 KJ/mol;

DS es del orden de 10-10 de 10-18 para sólidos mono-cristalinos, y de

10-6 para sólidos poli-cristalinos, y esto se explica considerando que

el transporte ocurre en los límites de los diferentes cristales.

DAB 0

ED D exp

RT

20

Page 21: 1649 Grupo 3 2014-09-24 12ª - UNAMdepa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/TM2014-09-2412a_29036.pdfCoeficiente de transferencia de masa D AB de acuerdo con la Teoría Cinética, TC La expresión

21

Page 22: 1649 Grupo 3 2014-09-24 12ª - UNAMdepa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/TM2014-09-2412a_29036.pdfCoeficiente de transferencia de masa D AB de acuerdo con la Teoría Cinética, TC La expresión

Algunas notas acerca de Procesos de Separacion:

Definición de Procesos de Separación: procesos que transforman una

mezcla de substancias en dos o mas productos, los cuales difieren en

cuanto a su composición.

La tendencia que tienen las substancias para mezclarse espontánea e

íntimamente se puede explicar mediante la segunda ley de la

termodinámica (es una manifestación de dicha ley), en cuanto a que el

desarrollo de los procesos naturales ocurren de tal manera que la entropía

(desorden) del universo aumenta.

Consecuentemente, para separar de una mezcla estable en algunos de

los materiales que la constituyen, se debe proporcionar a la mezcla la

cantidad equivalente de la energía termodinámica (trabajo) que se gastó

en su formación… lo cual implica el uso de equipo/proceso.

Ejemplo: desalación de agua de mar… evaporación… filtración…

congelamiento…

C. J. King, Separation Processes, Mc-Graw-Hill, Inc. 1971.

E. L. Cussler, Diffusion, Cambridge University Press, 1984.

Page 23: 1649 Grupo 3 2014-09-24 12ª - UNAMdepa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/TM2014-09-2412a_29036.pdfCoeficiente de transferencia de masa D AB de acuerdo con la Teoría Cinética, TC La expresión

Ejemplo de Proceso de Separación… producción de azúcar…

transformación una mezcla de substancias en dos o mas productos los

cuales difieren uno de el (los) otro(s) en su composición.

Page 24: 1649 Grupo 3 2014-09-24 12ª - UNAMdepa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/TM2014-09-2412a_29036.pdfCoeficiente de transferencia de masa D AB de acuerdo con la Teoría Cinética, TC La expresión

Características de los Proceso de Separación…

Esquema simple de un proceso de separación:

Equipo de separación

Alimentación

Salidas de

composición

diferente

Agente de separación

(materia y/o energía)

Tipos de Procesos de Separación:

En cuanto a los estados de agregación:

Están en la misma fase tanto la corriente de alimentación como las de

salida y son miscibles… en general, se les conoce como procesos

gobernados por la rapidez de transporte (flux de cada especie)… la

rapidez del proceso esta determinada por la difusión de las especies de

interés, la cual se debe a un gradiente de alguna(s) propiedad(es)

conservativa(s) que faciliten el transporte de masa (concentración,

temperatura, carga eléctrica…)… se les conoce también como procesos

inherentemente irreversibles o de no-reparto (nonpartitioning)…

difusión, diálisis…

Page 25: 1649 Grupo 3 2014-09-24 12ª - UNAMdepa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/TM2014-09-2412a_29036.pdfCoeficiente de transferencia de masa D AB de acuerdo con la Teoría Cinética, TC La expresión

Tipos de Procesos de Separación:

En cuanto a los estados de agregación:

Existe la presencia de dos fases… A menudo, el agente de separación

ocasiona la formación de una nueva fase; cuando ésta nueva fase tiene

una composición diferente a las otras, se produce una separación de

componentes…

se denominan procesos de separación gobernados por el equilibrio…

son aquellos en los que se tienen dos fases, las cuales tienden a alcanzar

un equilibrio …

los procesos de separacion por equilibrio son reversibles y se

denominan también procesos de separación por partición, se ejemplos:

absorción de gases mediante líquido… evaporación (calor)…

Page 26: 1649 Grupo 3 2014-09-24 12ª - UNAMdepa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/TM2014-09-2412a_29036.pdfCoeficiente de transferencia de masa D AB de acuerdo con la Teoría Cinética, TC La expresión

Ejemplos de Proceso de Separación… se utiliza un agente de

separacion para transformar una mezcla de substancias en dos o mas

productos de composición diferente:

Equilibrio Alimentación Agente Productos Principio Ejemplo Referencia

Evaporación Líquido Calor Líquido + Vapor Presión de vapor Concentrar de jugos Foust, 1960

Flash Líquido Vacío Líquido + Vapor Presión de vapor Desalar agua Spiegler, 1962

Destilación Líquido y/o Vapor Calor Líquido + Vapor Presión de vapor producción p-xileno Perry, 1966

Rapidez Alimentación Agente Productos Principio Ejemplo Referencia

Difusión gas Gas ΔP Gases Fluxes Concentrar Uranio Hewlett, 1962

Dif. Térmica Gas o Líquido ΔT Gas o Líquido Difusión térmica Isótopos Schoen, 1963

Diálisis Líquido Membrana Líquido Fluxes Riñón artificial Dedrick, 1968

Mecánico Alimentación Agente Productos Principio Ejemplo Referencia

Filtración Líquido + Sólido Filtro Líquido + Sólido Tamaño de poro Recuperar sólido Perry, 1963

Centrífugación Líquido + Sólido F. Centrífuga Líquido + Sólido Dif. Densidad Recuperar insolubles Perry, 1963

Page 27: 1649 Grupo 3 2014-09-24 12ª - UNAMdepa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/TM2014-09-2412a_29036.pdfCoeficiente de transferencia de masa D AB de acuerdo con la Teoría Cinética, TC La expresión

A manera de introducción, considere un

tanque para mezclado (sistema cerrado) que

está cargado con agua (L) y una mezcla de

aire y amoniaco (G).

Las temperatura y presión se mantienen

constantes.

Por su solubilidad en agua, el amoniaco (A)

se transportará hacia el líquido.

1 J. Benítez; Mass Transfer Operations; John Wiley & Sons, Inc.; Second edition

a aguL

Tanque para mezclado

aire + G A

Transferencia de masa Interfase 1

Como el sistema esta cerrado, el transporte de A desde G hacia L

continuará hasta que el sistema alcance el equilibrio, que ocurre

cuando el potencial químico de A tenga el mismo valor en ambas

fases; en esas condiciones la concentración de A en cada una de las

fases será constante, pero no necesariamente igual en ambas, y a

partir de ese momento ya no habrá transporte de A.

Page 28: 1649 Grupo 3 2014-09-24 12ª - UNAMdepa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/TM2014-09-2412a_29036.pdfCoeficiente de transferencia de masa D AB de acuerdo con la Teoría Cinética, TC La expresión

Si se adiciona más A, el sistema llegará

eventualmente a otra condición de equilibrio. a aguL

Tanque para mezclado

aire + G A

yA

xA

Cambiando sistemáticamente la composición

del sistema y midiendo la concentración de A

en ambas fases se puede obtener la curva de

equilibrio de dicho sistema.

Page 29: 1649 Grupo 3 2014-09-24 12ª - UNAMdepa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/TM2014-09-2412a_29036.pdfCoeficiente de transferencia de masa D AB de acuerdo con la Teoría Cinética, TC La expresión

En libros de Termodinámica se pueden localizar modelos que

describen las concentraciones de equilibrio de diferentes tipos de

sistemas.

Un modelo sencillo y útil es la ley de Raoult, la cual se aplica a

sistemas gas-líquido ideales:

donde γA es el coeficiente de actividad de A en la solución.

Para soluciones diluidas, se utiliza frecuentemente la ley de Henry:

P es la presión de equilibrio del sistema; yA y xA son la fracción

molar de A en la fase gas y líquido, respectivamente; PA es la presión

de vapor de A puro a la temperatura de equilibrio del sistema.

Cuando la fase líquida no se comporta idealmente, se puede emplear

una versión modificada de la ley de Raoult:

A A Ay P x P

A A A Ay P x P

A A Ap y P Hx

Page 30: 1649 Grupo 3 2014-09-24 12ª - UNAMdepa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/TM2014-09-2412a_29036.pdfCoeficiente de transferencia de masa D AB de acuerdo con la Teoría Cinética, TC La expresión

En el estudio de sistemas de dos líquidos inmiscibles, se utiliza la ley

de distribución (semejante a Henry) para relacionar la concentración

de la especie de interés (A) en una fase con la de la otra:

Liquido 1 Liquido 2A Ac Kc

donde K es el coeficiente de distribución

Transferencia de masa entre fases

El objetivo es analizar el

transporte de un componente de

interés A en un sistema

compuesto de dos fases que

están en contacto, contienen el

componente A, y son insolubles

entre sí.

Page 31: 1649 Grupo 3 2014-09-24 12ª - UNAMdepa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/TM2014-09-2412a_29036.pdfCoeficiente de transferencia de masa D AB de acuerdo con la Teoría Cinética, TC La expresión

Principios comunes a procesos donde ocurre la transferencia de un

componente entre dos fases que son inmiscibles entre sí:

1.- Por la regla de las fases de Gibbs se sabe que un sistema de este tipo,

que esta bajo condiciones fijas de temperatura y presión, satisface una

relación de composición de equilibrio, la cual puede expresarse en

términos de una curva de distribución de componentes;

2.- Cuando un sistema no está en equilibrio, hay transferencia de masa

en un sentido tal que el sistema tiende espontáneamente a llegar a la

composición de equilibrio;

3.- Cuando el sistema alcanza el equilibrio, ya no hay transferencia de

masa neta entre las fases, porque no hay fuerza motriz que lo permita;

4.- Si se le da tiempo suficiente, el sistema llegará al equilibrio (lo cual

no es necesariamente lo deseado); de hecho, la diferencia entre la

composición del sistema cuando está fuera del equilibrio y la

composición del sistema en equilibrio es la fuerza motriz que permite el

transporte de masa.

Page 32: 1649 Grupo 3 2014-09-24 12ª - UNAMdepa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/TM2014-09-2412a_29036.pdfCoeficiente de transferencia de masa D AB de acuerdo con la Teoría Cinética, TC La expresión

La rapidez de difusión de A depende del gradiente de concentración

de A que exista en cada una de las fases.

La magnitud del gradiente de concentración de A que exista en cada

una de las fases depende de que tan lejos esté el sistema de la

condición de equilibrio.

Por lo tanto, para modelar este tipo de sistemas se deben tener en

cuenta tanto el proceso de transporte por difusión como el equilibrio

termodinámico que pueden alcanzar las fases que constituyen al

sistema.

En general se busca: i) modelar la rapidez de transferencia de masa

interfacial en términos de los coeficientes locales de transferencia de

cada fase (kx y ky); y ii) analizar la posibilidad de utilizar coeficientes

globales de transferencia de masa (Kx y Ky).

Page 33: 1649 Grupo 3 2014-09-24 12ª - UNAMdepa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/TM2014-09-2412a_29036.pdfCoeficiente de transferencia de masa D AB de acuerdo con la Teoría Cinética, TC La expresión

Transferencia de Masa

Fin de 2014-09-22-11ª