Difusion Lou 2

INTRODUCCION El estudio de la transferencia de masa es importante en la mayoría de los procesos químicos que requieren de la purificación inicial de materias primas y la separación de productos y subproductos, así como para determinar los costos, el análisis y diseño del equipo industrial para los procesos de separación. (1) El transporte molecular de momentum, calor y masa es discutido por la ley general del transporte molecular, deducida a partir de la teoría cinética de los gases y están caracterizadas por el mismo tipo de general de ecuación.(1) La velocidad de rapidez de Fick es el modelo matemático que describe el transporte molecular de masa en procesos o sistemas donde ocurre la difusión ordinaria, convectiva o ambas. La difusividad de masa es un parámetro que indica la facilidad con que un compuesto se transporta en el interior de una mezcla, ya sea en gases, líquidos y sólidos. En otras palabras, el viaje de uno o más componentes a través de otros ocasionados por una deficiencia de concentraciones o de potencial químico cuando se ponen en contacto dos fases inmiscibles, que se encuentren estancadas o en régimen laminar.(1) Las moléculas gaseosas se difunden con mayor facilidad que las moléculas de liquido debido a que las moléculas de gas tienen pocas moléculas vecinas con las que pueda interactuar y las fuerzas son relativamente débiles, en los sólidos las fuerzas intermoleculares son suficientemente suficientemente grandes para mantener a las moléculas en una distancia fija.(2) Si una solución es no uniforme, entonces la solución alcanzaría espontáneamente la uniformidad por difusión, ya que las sustancias se moverán de un punto de concentración elevada a otro de baja concentración. Esto es una mezcla clara de Difusividad molecular, la cual es un proceso muy lento. Los coeficientes de rapidez para los diferentes componentes en una fase dada difieren entre sí en mayor grado bajo condiciones en donde prevalece la difusión molecular, pero aun en este caso la diferencia no es muy grande. Por ejemplo, los gases y vapores que se difunden a través del aire mostrarán coeficientes de transferencia cuya relación máxima será 3 ó 4 a 1. Esto mismo es cierto cuando varias sustancias se difunden a través de un líquido como el agua. Por lo tanto, para lograr una separación, se depende casi completamente de las diferencias de concentración que existen en el equilibrio y no de la diferencia en coeficientes de transferencia de masa.(2) OBJETIVOS - Determinar el valor de difusividad de una sustancia en el aire a temperatura constante. - Comparar el valor de la difusividad reportada en la literatura o calculada por los diferentes métodos con el obtenido en la práctica 2. MATERIALES Y METODO 2.1- MATEERIAL DE ESTUDIO

La gasolina es un LIQUIDO Y VAPOR EXTREMADAMENTE EXTREMADAMENTE INFLAMABLE. El líquido puede acumular carga estática por flujo o agitación. Puede flotar en agua y se puede extender a lugares distantes y/o extender fuego. El vapor es más pesado que el aire y puede extenderse por largas distancias haciendo posible la ignición y temperatura de inflamación distantes.

Donde usa mas octanaje para que la difusión valla aumentando Enta practica usamos : La gasolina de 98 octanos- se enfoca más a vehículos deportivos. Tiene una mayor resistencia a la detonación, y otro de sus beneficios es que mantiene el motor más limpio. Gracias a los aditivos que contiene, su combustión resulta ser más eficiente, lo que quiere decir que, por un litro de combustible se extrae un mayor porcentaje de energía.

2.2- CONCEPTO TEORICO APLICATIVO

  =  

1

Que es la Primera Ley de Fick, en este caso para la dirección z. El signo negativo nos demuestra que la difusión ocurre en el sentido de decrecimiento en concentración. Las experiencias para calcular DAB cuando no se cuenta con datos experimentales, están basados en la teoria cinetia de los gases. Se recomienda la modificación de Wilke  –  Lee del método de Hirschfelder – Bird – Spotz para mezclas de gases no polares o de un gas polar con un no polar.

 = / = ()⁄()(1) 2 Donde: DAB= f(T, P, naturaleza de los componentes).

/       =    () ()

3

Haciendo un balance de materia a través de un volumen diferencial a lo largo del tubo de ensayo:

,.| ,.|+∆ =0

4

Donde At es el área transversal al flujo. Ahora, si dividimos entre el volumen At. Δz:

lim∆→0

⇒  =0

5

Por condición del estado estacionario, el flujo neto es:

  = 

6

El movimietno de A está formado por dos partes: la resultante del movimiento total Nz y la fracción xAz del Nz, que es A y la resultante de la difusión J Az:

 =    =       Para los gases:

 =  

z = z1 z = z2

7 8 9

yA = yA1 yA = yA2

    /    =     /  Donde:

 = 

10

 ; para gases ideales

Y el promedio logarítmico de la ecuación del compuesto B, se define:

Entonces, tenemos que:

Donde:

  = 1 1  = ()(−)

()

Es el flujo de masa en la película de gas estancado. Colocando el flujo de A como función de volumen y la ecuación A en el líquido, se tiene:

Donde:

 = .ℎ

 =       13  =  ℎ ℎ=

Tenemos que la ec. (12):

Integrando, se obtiene:

 =     14  =/   = 1     .  2     = ()( )

15

Tenemos de la ec. (15) y (12):

16

Donde m es la pendiente de la gráfica:

     2   

Tenemos el modelo matemático de Stattery – Bird, con el que hacemos las compareciones:

Donde:

/   1 1  / /  =    (  )   17  = 2.74  10−  =1.823   = ./   17.

Tambien tenemos el método de Hirschsfelder – Bird – Pratz:

/ 1/ 1/ / 0. 0 018583   =   ....

18

2.3 DESCRIPCION DEL MODULO - Papel milimétrico: Utilizamos papel milimetrado adherido a una fase lisa, debidamente enumerado, hacia un tubito de ensayo

- Tubo de ensayo: De material de PYREX, donde se adicionará el líquido a evaluar y posteriormente hallaremos su medida

2.4 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

-

Ajustamos los intervalos y medidas que escribiremos en el papel milimetrado. Lo adherimos a la base lisa. Ubicamos el tubo de ensayo desde un punto, en caso de nuestra practica, lo ubicamos desde cero (desde la base del tubo de ensayo). Para evitar errores posibles Adherimos el tubo de ensayo al papel milimetrado, de manera que nos permita ver las mediciones. Sin problema alguno . Llenar el tubo de ensayo con la sustancia a evaluar, en nuestro caso, gliserina. Dejamos el experimento en un lugar sin riesgo de acciones y al aire libre. Cada hora, por 16 horas, medimos las alturas.

RESULTADOS DISCUSIÓN CONCLUSIONES RECOMENDACI ONES BIBLIOGRAFIA (1) Treybal R.E (1997), “Operaciones de Transferencia de Masa”, Editorial Mc. Graw Hill, 2da Ed., México. 

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(2)Geankoplis C.J (1998), “Procesos de Transporte y Operaciones Unitarias”, 3ra Ed, México.