3 TMI

SEPARATAS DEL CURSO "TRANSFERENCIA DE MASA"

TRANSFERENCIA D E MASA INTERFACIAL

1. INTRODUCCION

A) Fuerza impulsora

Fase gas Fase lquida

X A L

El no equilibrio hace que en cada fase exista una diferencia de concentraciones que origina la fuerza impulsora para la transferencia de masa.

Si el sistema llega al equilibrio cesa la transferencia de masa

B) Potencial qumico

Mi=M0 + R T ^ J i y A G

ESTADO D E NO EOUTLD3RIO ESTADO D E EOUTLD3RIO

YKG

Fza. Imp.

U A L

NA=K{yAG-XAL) NO A

X A I ,

U A

SI

Autor: Ing. Pedro Pizarra Sols [email protected]


C) Curva de equilibrio

GAS

AIRE

NH 3 (A)

LIQUIDO

GAS

V A I

YA2

Y A 3

XA3 X A I

D) Estado estacionario AGUA ,

AIRE +

NH 3 (A)

Grados de libertad o varianza

V = C - F + 2 = 3 - 2 + 2 = 3 Fijamos P V

T

Y A 2 V

Y A 3

\L yAG

X A I

X A 2

X A 3

I I

Observacin: y A G , no varan con el tiempo, pero si con la posicin



2. TRANSFERENCIA DE MASA LOCAL ENTRE DOS FASES

Fza. Imp.

Datos : y A G , x A L , k x , k y Incgnitas : x A i , y ^

NA =ky ^ A G ~ yAl)=kx (xA - *AL ) ^

yAG -y M XAL XAi

En un diagrama y vs x , es la ecuacin de una recta de pendiente - (kx/ky) y que pasa por el punto ( y A Q , x A L )

y se tiene la curva de equilibrio

y Ai =f{xAi) , entonces

Solucin grfica

Paso 1: Se grfica recta y curva, para luego hallar la interseccin de ambas, lo que nosdaxA. , y A .

Paso 2: Clculo de N A a partir de cualquiera de las dos ecuaciones de [ 1 ]

15

-o

G

tu o c o o

y*

Curva do distribucin en el / equilibrio

Pend ien tes - /

P '

'M 'M

Concentracin de sofuto en el lquido

Autor: Ing. Pedro Pizarro Sols [email protected]


Solucin analtica

Paso 1 : Se tiene dos ecuaciones con dos incgnitas y se resuelve para hallar X A L y yAG-

Paso 2: Clculo de N A a partir de cualquiera de las dos ecuaciones de [ 1 ]

3. COEFICIENTES GLOBALES DE TRANSFERENCIA DE MASA LOCAL ENTRE DOS FASES

Intencin: NA = K (yAG - xAL ) [2]

Error : ( y A G - X A L ) no es completamente fuerza impulsora

Obervacin: y A G y X A L se hallan en diferentes fases

Solucin : Reemplazar X A L por una composicin en la fase gas que la represente, es decir por y A * Entonces: X A L > y A * Definimos un CTM global K y

NA=Ky(yAG-yA) [3]

Clculo de la relacin entre K y k's

yAG - yA* = yAG - yA + ( y A i - yA* ) Pero ( y A i - y A * ) = m' ( x A i - x A L*)

yAG - yA* = yAG - YAi + m' ( X A - X A L * )

Reemplazando :



Pero en la ecuacin [2] tambin se puede reemplazar y A G por xA* y definimos otro CTM global K x

N A = K x ( X A ~ X A L )

Clculo de la relacin entre K y k's

xA* - x A L = (xA* - x A ) + (xA i - x A L ) Pero (xA*- x A i ) = (y A G - y A i ) /m"

xA* - x ^ = ( y A G - YA ) / m" + (xA i - x A L )

Reemplazando:

NA=A+NA. Kr m" k.. k.

1 1 J _

Kr~m"K kr

Definimos : 1_

K

K

: Porcentaje de resistencia de la fase lquida con respecto a la resistencia total

Porcentaje de resistencia de la fase gas con respecto a la resistencia total

Aplicaciones:

Si kx ~ky y m'->0

Entonces J ^ 1 Ky ky

Si kx&k y m"->

Entonces J i _

m - oo

/w'->0

Autor: Ing. Pedro Pizarro Sols [email protected]


Todo el desarrollo anterior se realiz para la transferencia de A en B estancado

Para el caso general, se tendr para el flux:

%j _E*F XnNj^N-yAJ _NA NA/2N-xAL G NJTLN - yAiC 2N *L l n - xK

y se obtendr una ecuacin que no es una recta

NJ^N-yAJ (NA/2N A, L FL/FC

J1LN l A , i

que junto con J^ ; ~f{xAi) ,

permite hallar grficamente los valores de y A , X A

y tambin podemos definir CTM globales:

A7 A -NA/2N-y Ni Fm ln-NJ2N - x A , L A 2 N OG - j2N - yA< c ZNOL "* NJ2N - x*A

Observacin: Para transferencia de masa en cilindros sencillos

\

JL-JL m K ~ k k.

Hallar k^pr y k y, p r y hallar K y p r de

1 1 m

^y,pr ^y,pr ^x,pr

-y "y "x

RESUMEN DE COEFICIENTES DE TRANSFERENCIA DE MASA

CTM CTM LOCAL CTM PROMEDIO (para toda la superficie) PARA UNA

FASE O GLOBAL

CTM EN CADA FASE

CTM GLOBAL

CTM EN CADA FASE

CTM GLOBAL

N B = 0 k x k v K X K y ^x,pr *-y,pr K x ,pr K y p r Caso general F L F G F Q L F Q G FL,pr FG,pr FoL,pr FO G,pr


3 TMI

Documents

Transcript of 3 TMI