Curso Operaciones Unitarias Difusion

 

Difusión •

Normalmente los procesos de difusión están sujetos a la Ley de de   Fick.. Se puede permitir el paso del SOLUTO Fick SOLUTO hacia un disolvente concentración.. siempre que exista un gradiente de concentración

Esto permitió formular expresiones para el flujo de materia  , = −  /  B,= −  /

 

•

El transporte de materia puede ocurrir por los mecanismos de:

• •

Difusión Molecular.

• •

Difusión Turbulenta

Ambos mecanismos pueden combinarse entre si, además de incluir el termino de flujo total.. El transporte de materia ocurre en presencia de fuerzas impulsora, como gradientes de concentración, presión, temperatura temperatura entre otros.

 

Difusión Molecular 1. Transf Transferencia erencia de Materia por difusión en e n mezclas binarias ocurre por causa de un gradiente de concentración. 2. La transferencia transferencia de materia es proporcional al área transversal a la dirección de transf t ransferencia erencia de materia. 3. La transferencia de materia ocurre hasta la concentración alcanza el equilibrio. Esto permitió hacer una analogía entra la transferencia de calor y transferencia transf erencia de materia.

 

Difusión Molecular: Ley de Fick •

Esta analogía permitió formular expresiones para el flujo de materia (ley de Fick).

•   , = −

 /

•   B,= − •

 / La velocidad de transporte del flujo neto se puede combinar con el termino difusivo para dar:  =  − * * /

Dos casos de interés se pueden desarrollar: Difusión Equimolar Difusión Equimolar (EMD); (EMD); Difusión Difusi ón Unimolecular Unimolecular (UMD)

 

Difusión Equi-Molecular: EMD •

Considerando que el flujo de las distintas especies:

• 

=  + 

Combinando las expresiones anteriores se obtiene:  = −  / Considerando parámetros invarian i nvariantes: tes:   = /(  − 1) *( 1 −  )

 

Difusión Uni-Molecular: UMD •

Considerando que el flujo un componente esta estancado:  = 0

Combinando las expresiones anteriores se obtiene:  = −    

Considerando parámetros invariantes: invariantes:  =  /( − 1) * ln ln (( ((1 1 − 2)/( 1 − 1))  = /(2 − 1 )*(1 − 2)/(1 −  )M

 

Equilibrio Entre Fases •

La transferencia transferencia de materia en un punto del proceso alcanza un «LIMITE» cuando las fases en contacto llegan al equilibrio.

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La velocidad de transferencia transferencia es proporcional proporcional a la fuerza impulsora,

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que viene dada por la separación del equilibrio a dicho punto. El conocimiento del equilibrio entre las fases involucradas involucradas es de vital importancia para evaluar los procesos de transferencia transferencia de materia.

 

Regla de las Fases •ᶲ=C  – ᶲ=Grados

P+2 de Libertad

C: Nº de de Fases Componentes P: Nº Ejemplos:  Absorción ; C= 3 ,P=2 , ᶲ=3 Presión ,Temperatu ,Temperatura ra y una composición definen la otra Destilación; C=2 ,P=2 ,   ᶲ=2 Presión y Temperatur emperatura a definen las composiciones Extracción; Componentes=3,Fases=2, ᶲ=3 Presión, Temperatur emperatura a y una de las fases define la otra.

 

Equilibrio Liquido-Vapor