Transferencia de masa a suspensiones de partículas.

...

En soluciones líquidas diluidas, la densidad de masa p y DAB a menudo pueden considerarse constantes.

2.3 Casos especiales de la ecuación general de difusión en estado estacionario

1. Condiciones de los Límites: Para integrar la ecuación en estado estacionario es necesario especificar las condiciones limitantes en z1 y en z2.

2. Contradifusión equimolar. donde NA = - NB, la ecuación para estado estacionario y c constante se transforma, tal como se demostró en la expresión:

3. Difusión de A a través de B inmóvil y que no se difunde. Para la difusión del gas A a través del gas B en reposo, NB = 0, y la integración de la ecuación:

4. Difusión y reacción química en el límite: en reacciones catalíticas donde A y B se difunden desde y hacia una superficie catalítica, la relación entre los flujos específicos NA y NB en estado estacionario, está controlada por la estequiometría de la reacción en una frontera.

1 Reacción superficial instantánea

Puesto que la reacción es instantánea, xA2 = 0, pues no puede existir A adyacente a la superficie catalítica.

La ecuación siguiente describe la velocidad general del proceso de difusión más la reacción química instantánea.

2. Reacción superficial lenta. Si la reacción heterogénea en la superficie no es instantánea, sino que A + 2B procede con lentitud, y la reacción es de primer orden

Para estado estacionario:

2.4 Difusión y reacción homogénea en una fase.

La ecuación para una reacción química de A en el límite de una superficie catalítica. En algunos casos, el componente A participa en una reacción química irreversible en la fase homogénea B mientras se difunde como sigue: A +C. Supóngase que el componente A está muy diluido en la fase B, que puede ser un gas o un líquido.

Balance de materia con respecto a A en estado estacionario para Az:

2.5 Difusión en estado no estacionario y reacción en un medio semiiniinito

En caso en el que A diluido se absorbe en la superficie de un sólido o en una fase diluida en reposo en la que se verifica una difusión en estado no estacionario y una reacción química. La fase sólida o fluida B se considera como semiinftita. En la superficie, donde z = 0, la concentración cA es constante e igual a cAo. El soluto A diluido reacciona por un mecanismo de primer orden y la velocidad de generación es - k’c,+ El diagrama de la figura 7.5-3 también es representantivo de este caso.

Transformada:

Las condiciones de los límites son:

La cantidad de Q absorbido en el tiempo T es:

donde Q es kg mol A absorbido/m*2. Este caso representa de manera aproximada a muchos casos reales. La ecuación es útil cuando hay absorción en la superficie de un fluido en reposo o de un sólido y ocurre difusión en estado no estacionario y una reacción en el sólido o fluido. Los resultados pueden utilizarse para medir la difusividad de un gas en una solución, para determinar las constantes de la velocidad de reacción K de gases disueltos y para determinar las solubilidades del gas en los líquidos con los que reacciona.

2.6 Difusión de gases con componentes múltiples

Las ecuaciones deducidas en este capítulo se refieren a un sistema binario de A y B, que suele ser el más importante y de mayor utilidad. Sin embargo, en algunos casos de difusión de componentes múltiples hay presentes varios gases, A, B, C,… El caso más simple es la difusión de A en un gas constituido por una mezcla en reposo de B, C, D, . . . . que no se difunde y que está a presión total constante. Por lo tanto, NB = 0, N, = 0, . . . La ecuación final, deducida mediante el método de Stefan-Maxwell (Gl) para estado estacionario, es

3. Análisis dimensional en la transferencia de masa

El análisis dimensional permite predecir diferentes grupos dimensionales que son de gran ayuda para correlacionar los datos de transferencia de masa. A menudo, en muchos problemas de transferencia de masa la relación molar NA/NB se determina mediante las condiciones físicas que ocurren en los dos límites

3.1 Análisis dimensional para la transferencia de masa convectiva

Un caso de transferencia de masa convectiva seria en el cual un fluido experimenta convección forzada en una tubería y ocurre una transferencia de masa de la pared al fluido. El fluido tiene una velocidad ven una tubería de diámetro D y se desea relacionar el coeficiente de transferencia de masa kc con las variables D, p, pu, v, y DAs. El número total de variables es q = 6. Las unidades o dimensiones fundamentales son u = 3 y son masa A4, M longitud L y tiempo t. Las unidades de las variables son

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