Examen Transferencia de Masa

 

TRANSFERENCIA DE MASA I

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EXAMEN PARCIAL 2004

TEMA “ A ” Problema Nº Nº 1 ( 4 puntos ) Estimar la difusividad efectiva del nitrógeno a 200 ºC y 2 atmósferas a través de una película estancada de una mezcla gaseosa constituida por helio ( 30 % molar ), hidrógeno (45 % molar ), dióxido de carbono ( 15 % molar) y nitrógeno ( 10% molar.)

Problema Nº Nº 2 ( 5 puntos ) En una película delgada, con 0.05 mm de espesor, de una solución a 10 ºC de HCl (A) y agua (B), la conce concentración ntración del ácido en uunn extremo de la película es del 12 % peso (  = 1.0607 g/cm3) y en el otro extremo es del 6 % peso (   = 1.0303 g/cm3). La difusividad del HCl en el agua es 2.5 x 10-5 cm2/s. Si el ocurre calcule el flujo de HCl: a)proceso Cons Considera iderando ndo que qen ueestado el aguaestacionario, no se difu difunde. nde. b) Considera Considerando ndo que ambos ambos component componentes es se difu difunden. nden. ( NA = - 2 NB) Mw HCl = 36.47

Mw H2O = 18.02

Problema Nº Nº 3 ( 5 puntos ) Un cili cilind ndro ro po poro roso so de ar arci cill llaa de 1 pulg pulgad adaa de diám diámet etro ro exte extern rnoo se ha construido de modo tal que el agua fluye desde la parte interna hacia el exterior y moja completamente la superficie externa. Este cilindro se expone de aire seco 25 ºCque y que fluye perpendicularmente al en cilindro aa una una corriente velocidad de 6 m/s, de amodo ocurre una evaporación de agua aire. El proceso ocurre a la presión atmosférica. Al no disponer de una ecu ecuación ación para evalua evaluarr los coeficientes de tra transferencia nsferencia de masa, se sugiere utilizar las ecuaciones desarrolladas para la transferencia de calo calorr por por Ecke Eckert rt y Drak Drake, e, para para la mi mism smaa geom geomet etrí ríaa es espe peci cifi fica cada da anteriormente: Nu = ( 0.43 + 0.50 Re 0.5 ) . Pr 0.38  Nu = ( 0.25 Re 0.6 ) . Pr 0.38 

1 < Re > 103 103  < Re > 2 . 10 5

Estimar la velocidad de evaporación del agua en kmol/m 2-s, considerando que se cumple la analogía de Chilton y Colburn.

 

Problema Nº Nº 4 ( 6 puntos ) El soluto A se absorbe de una mezcla gaseosa de A y B en una torre de paredes mojadas por un líquido que fluye hacia abajo por la pared interna como una fina fina pelícu película. la. El solu soluto to A se difun difunde de a través de B en reposo reposo en la fase gaseosa y después a través de un líquido que no se difunde. En un punto de la torre, la concentración global de A en el gas es 35 % molar mientras que en la fase líquida es de 10 moles %. La torre opera a 298 ºK y 1.013 x 105 Pa, y a es estas tas condici condiciones ones los datos de equilibrio son: xA  yA 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25

0.000 0.022 0.052 0.087 0.131 0.187

030 0.35

0.265 0.385

Mediante corr Mediante correlaci elaciones ones exper experiment imentales ales se han determina determinado do los siguiente siguientess coeficientes individuales individuales de transferencia de masa: k’y = 1.465 x 10 –3  kmol A / m2 – s k’x = 1.967 x 10 –3  kmol A / m2 – s Estimar las concentraciones en la interfase .

 

TRANSFERENCIA DE MASA I

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EXAMEN PARCIAL 2004

TEMA “ B ” Problema Nº Nº 1 ( 4 puntos ) Estimar la difusividad efectiva del nitrógeno a 200 ºC y 2 atmósferas a través de una película estancada de una mezcla gaseosa constituida por helio ( 30 % molar ), hidrógeno (35 % molar ), dióxido de carbono ( 20 % molar) y nitrógeno ( 15 % molar.)

Problema Nº Nº 2 ( 5 puntos ) En una película delgada, con 0.05 mm de espesor, de una solución a 20 ºC de HCl (A) y agua (B), la conce concentración ntración del ácido en uunn extremo de la película es del 12 % peso (  = 1.0497 g/cm3) y en el otro extremo es del 6 % peso (   = 1.0279 g/cm3). La difusividad del HCl en el agua es 2.5 x 10-5 cm2/s. Si el ocurre calcule el flujo de HCl: a)proceso Cons Considera iderando ndo que qen ueestado el aguaestacionario, no se difu difunde. nde. b) Considera Considerando ndo que ambos ambos component componentes es se difu difunden. nden. ( NA = - 2 NB) Mw HCl = 36.47

Mw H2O = 18.02

Problema Nº Nº 3 ( 5 puntos ) Un cili cilind ndro ro po poro roso so de ar arci cill llaa de 1 pulg pulgad adaa de diám diámet etro ro exte extern rnoo se ha construido de modo tal que el agua fluye desde la parte interna hacia el exterior y moja completamente la superficie externa. Este cilindro se expone aa una de aire a 77 y que perpendicularmente perpendicularmen tede al agua cilindro una corriente velocidad de 19.7 seco pies/s, de ºF modo quefluye ocurre una evaporación en aire. El proceso ocurre a la presión atmosférica. Al no disponer de una ecu ecuación ación para evalua evaluarr los coeficientes de tra transferencia nsferencia de masa, se sugiere utilizar las ecuaciones desarrolladas para la transferencia de calo calorr por por Ecke Eckert rt y Drak Drake, e, para para la mi mism smaa geom geomet etrí ríaa es espe peci cifi fica cada da anteriormente: Nu = ( 0.43 + 0.50 Re 0.5 ) . Pr 0.38  Nu = ( 0.25 Re 0.6 ) . Pr 0.38 

1 < Re > 103 103  < Re > 2 . 10 5

Estimar la velocidad de evaporación del agua en lb mol/pie 2-s, considerando que se cumple la analogía de Chilton y Colburn.

 

Problema Nº Nº 4 ( 6 puntos ) El soluto A se absorbe de una mezcla gaseosa de A y B en una torre de paredes mojadas por un líquido que fluye hacia abajo por la pared interna como una fina fina pelícu película. la. El solu soluto to A se difun difunde de a través de B en reposo reposo en la fase gaseosa y después a través de un líquido que no se difunde. En un punto de la torre, la concentración global de A en el gas es 30 % molar mientras que en la fase líquida es de 8 moles %. La torre opera a 298 ºK y 1.013 x 105 Pa, y a es estas tas condici condiciones ones los datos de equilibrio son: xA  yA 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25

0.000 0.022 0.052 0.087 0.131 0.187

030 0.35

0.265 0.385

Mediante corr Mediante correlaci elaciones ones exper experiment imentales ales se han determina determinado do los siguiente siguientess coeficientes individuales individuales de transferencia de masa: k’y = 1.465 x 10 –3  kmol A / m2 – s k’x = 1.967 x 10 –3  kmol A / m2 – s Estimar las concentraciones en la interfase .