tranferencia de masa 1649 2016 2 p4

8/16/2019 Tranferencia de Masa 1649 2016 2 p4

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Materia: TRANSFERENCIA DE MASA

(1649)- P4

Professor Celestino Montiel Maldonado

Facultad de Química; UNAM

2016-2


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Transferencia de Masa

ConvectivaTransferencia de masa entre dos fases encontacto y en movimiento

Gas-líquido, or líquido-líquido (si son

inmisibles)

Coeficiente convectivo global de

transferencia de masa


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Equilibrio

La desviación desde el equilibrio es la

concentración la fuerza impulsora dentro

de la fase

Para dos fases, se considera el equilibrio

en la interfase

El uso de diagramas de equilibrio


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Ecuaciones relacionadas con el equilibrio:

Líquido ideal, usar la Ley de Raoult Gas ideal, usar la Ley de Dalton

Soluciones diluidas, usar la Ley de Henry

Líquidos inmiscibles, usar “Ley de Distribución”

Conceptos básicos para la Transferencia

de Masa en la interfase:

Regla de las Fases de Gibbs a T,P fijas

No hay trensferencia de masa neta en el

equilibrio

La transferencia de masa ocurre en no

equilibrio


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Ejemplo 1


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Ejemplo 2


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Teoria de las Dos

ResistenciasTransferencia entre dos fases en contactoTres pasos de transferencia en la interfase

La teoria: La rapidez es controlada por la difusión a

través de las fases a cada lado de la interfase

No hay resistencia a través de la interfase


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Coeficiente de transferencia de masa

individual

Coeficiente de transferencia de masa convectivo

en fase gas/liquido

Combinando ambos y reareglando para

i A g AG z A p pk N ,,,

L Ai A L z A cck N ,,,

i A L A

i AG A

G

L

cc

p p

k

k

,,

,,


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Coeficiente Global de Transferencia de Masa

Similar al Coeficiente Global de Transferencia de

Calor

Usar la presión parcial o concentración en el

equilibrio

Relación entre las resistencias de las fasesindividuales para la resistencia total

*

, AG AG A p p K N

L A A L A cc K N

,

*

L

L

total A

liquidfilm A

K

k

c

c

/1

/1

,

,


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Y en forma similar,

La fase donde se presenta la mayor

resistencia es la controlante, por ejem.

fase gas controlante.

Los coeficientes son dependientes de la

concentración a no ser que la linea deequilibrio sea lineal.

LG L k mk K

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Ejemplo 3


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22/70


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Ejemplo 4


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26/70


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Transferencia de Masa

para placasCorrelaciones de datos experimentales

con predicciones de la capa limite

laminar/turbulenta:

ReL < 2 x 105,

ReL > 2 x 105,

3/15.0ScRe664.0Sh

L

AB

c

L

D

Lk

3/18.0ScRe0365.0Sh

L

AB

c

L

D

Lk


31/70

A una distancia x del borde delantero,

En términos del factor j,

Laminar

Turbulento

0.6 < Sc < 2 500 y 0.6 < Pr < 100

3/15.0ScRe332.0Sh

x AB

c

x D

xk

3/1

3/2

3/2

ScRe

ShSc

L

L

AB AB

cc D

D Lv

Lv D Lk

vk j

5.0Re664.0

L D j

2.0Re0365.0

L D j


32/70

Si la capa limite hidrodinámica y de

concentración tienen diferentes puntos de

inicio a lo largo de x,Cambio en las condiciones de frontera:

0 x < X , c A = c A

X x < , c A = c As

Analogo a la situación para la transferencia

de calor,

3/1

4/3

5.0

/1

Pr

Re332.0 Nu

x X x x

3/1

4/3

5.0

/1

ScRe332.0Sh

x X

x x


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34/70

Ejemplo 5


35/70


36/70


37/70


38/70


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41/70

Esfera Individual

Correlación para la Transferencia de Masa

Si no tiene convección forzada, Sh = 2,

3/1ScReShSh

m

o C

3/1ScRe2Sh

mC


42/70

Transferencia dentro de una corriente

líquida, la ecuación de Brian-Hales para

Pe AB < 10 000,

Para Pe AB > 10 000,

Transferencia dentro de una corriente gas, la

ecuación de Fröessling,

2 < Re < 800 y 0.6 < Sc < 2.7

5.03/2Pe21.14Sh AB AB

L

D

Dk

3/1Pe01.1Sh

AB

AB

L

D

Dk

3/15.0ScRe552.02Sh

AB

c

D

Dk


43/70

Cuando no hay convección libre o

natural,

Con covección natural, la correlación de

Steinberger y Treybal,

Donde

ScGr < 108

ScGr > 108

2 Re 30 000 y 0.6 Sc 3 200

6/15.0ScGr 4.0Re

62.05.0ScRe347.0ShSh

o

25.0GrSc569.02Sh o

244.03/1 ScGrSc0254.02Sh o


44/70

Conjunto de Burbujas

EsféricasPor ejem. Burbujeo de un gas en un

líquido

2°-parte de la correlación de Calderbank y

Moo-Young,

db < 2.5 mm,

db 2.5 mm,

3/13/1ScGr 31.0Sh

AB

b L

D

d k

2/13/1ScGr 42.0Sh

AB

b L

D

d k

2Gr

L

Lb g d


45/70

Para calcular el flux, se debe conocer la

relación de acumulación del gas, g,

Proporcional al cociente de la velocidad

del gas superficial y la velocidad

terminal.

b

g g i

d V

V

V

A 6

me bubblevolu

bubblearea


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Ejemplo 6


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48/70


49/70


50/70


51/70


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53/70

Cilindro Individual

Correlación de Bedingfield y Drew, 400 < ReD < 25 000 y 0.6 < Sc < 2.6

4.056.0

Re281.0Sc

D

M

G

G

P k


54/70

Ejemplo 7


55/70


56/70


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Fl j t é d T b i


58/70

Flujo a través de Tuberias

Desde la pered interna del tubo para el

movimiento del fluido, la correlación de

Gilliland y Sherwood, 2 000 < Re < 35 000 y 0.6 < Sc < 2.5

44.083.0,ScRe023.0

P

p

D

Dk lm B

AB

c


59/70

Combinando con la correlación de Linton

y Sherwood: 2 000 < Re < 35 000 y 1 000 < Sc < 2 260

Para flujo laminar, analogo a la ecuación

de Sieder-Tate, 10 < Re < 2 000

3/183.0ScRe023.0Sh

AB

L

D

Dk

3/13/13/12

ReSc86.186.186.1Sh

L

D

D

Dv

L

D

LD

Dv

AB AB

C l d P d H d


60/70

Columnas de Pared Humeda

El gas fluye hacia arriba mientras que el

líquido fluye hacia abajo en todo el

perimetro

La pelicula de líquido que cae es delgada

y con alta velocidad y la superficie de la

columna se moja de manera uniforme


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Coeficiente Convectivo de transferencia de

masa para la película gaseosa similar al flujo

a través de tubos.Coeficiente de transferencia de masa para la

película líquida de la correlación de Vivian y

Peaceman,

donde

4.06/1

2

32

2/1ReSc433.0 L

L

L

AB

L gz

D

z k

L L

L

D

w

44Re

Ej l 8


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Ejemplo 8


63/70


64/70


65/70


66/70


67/70


68/70

Lecho Empacado o


69/70

Lecho Empacado o

FluidizadoPara lechos empacados con una sola fase

fluida y flujo de gas, se puede calcular con

la correlación de Sherwood, Pigford y

Wilke

10 < Re < 2 500

donde

415.0Re17.1

D j

ave pud Re

C t bili l f ió í d l


70/70

Contabilizar la fracción vacía de la cama, ,

correlación Wilson y Geankoplis

0.0016 < Re < 55 y 165 < Sc < 70 600 y0.35 < < 0.75

55 < Re < 1 500 y 165 < Sc < 10 690

Correlación de Gupta y Thodos 90 < Re < 4 000

Re

09.1 D j

31.0Re25.0

D j

575.0R

06.2D j

tranferencia de masa 1649 2016 2 p4

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