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Transferencia demasa ISEMANA 7.2: Flujo de capa límite ytur ulencia

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Teoría de la capa límite

!apa límit

!apa lím

!apa límite en trasnferencia de masa

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!ondiciones límiteadimensionales

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#e acuerdo con la deducci$n empírica de%lasius para el mo&imiento lineal se tiene'ue:

(sando la misma deducci$n paratransferencia de masa con&ecti&a laminar)&*lida para N+meros de Sc,midt i-ual a .

/uede usarse la deducci$n de %lasius paratransferencia de masa) usando la de0nici$nde 1e y las condiciones limite.

Se puede o tener:

Finalmente sa emos 'ue la ley de 0c spuede escri ir:

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!om inando estas dos +ltimas ecuaciones:

Esta eces &*li

Nsc

Esta ecues &*lidcual'uier

de N

Número Sherwood

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/rocesos deseparaci$nA sorci$n -as4lí'uido

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/15!ES5S #E SE/A1A!I6NAS4F8(I#5

8as materias primas y productos en proceso no se encuentran en estado pucon la pure9a re'uerida) y se presentan diluidas en me9clas de difercomponentes en fase -aseosa) lí'uida) s$lida o sus com inaciones.

8as diferentes fases de un sistema pueden me9clarse) durante el contactfases los componentes de la me9cla ori-inal se redistri uyen entre am as fpudiendo lue-o separar dic,as fases por m"todos físicos simples.

(na adecuada com inaci$n de fases y condiciones ,ace 'ue una faseempo re9ca mientras la otra se enri'uece de uno o &arios componentparticular.

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Tipos de procesos deseparaci$nA sorci$n Adsorci$n#estilaci$nE;tracci$n 8í'uido < lí'uido8i;i&iaci$n

/rocesamiento conmem ranas!ristali9aci$nAdsorci$n

Intercam io i$nico

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M"todos de proceso.De acuerdo con el número de etapas:

Proceso de una sola etapa: Si se mezclan las faun recipiente de proceso, para después separarlas.Procesos de etapas múltiples: Se repite la mezcla yseparación en forma sucesiva.

De acuerdo con la forma del ujo:Por lotesEn forma continua

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1elaciones de e'uili rio entrefases 8os datos de e'uili rio se o tienen de manerae;perimental.

!uando las fases no est*n en e'uili rio) la &elocidad dela transferencia es proporcional a la fuer9a impulsora)es decir la des&iaci$n con respecto al e'uili rio.

=aria les 'ue afectan el e'uili rio: Temperatura./resi$n.!oncentraci$n.

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1elaciones de e'uili rio entrefasesEl e'uili rio entre dos fases est* restrin-ido por la re-la de las fase

/3 n+mero de fases e

!3 n+mero tocomponentes en las!uando no se &

reacciones 'uí

F3 n+mero de&ariantes o-rados de

li ertad delsistema

!u*ntos -rados de li ertad tiene el sistema !5 2 < aire

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E'uili rio -as4 lí'uido #atos de e'uili rio: para un sistema S5 2 < aire 4 25

S5 24aire

25 S5 24airepS52

254S52

; S52 3 es conocida como

la constante de enry

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8ey de enry p A3 B; A1elaciona las concentraciones de un soluto en dos fases

diferentes.Es &*lida so re todo a ajas concentraciones del soluto 'ue se

difunde.Sus unidades son atmCDfracci$n molar

Tam i"n se puede representar di&idiendo por la presi$n total:

3 !onstenry en

m-asCfrapara el

d

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G.H !ontacto de e'uili rio 5peraci$n en una etapa: dos fases se lle&an a un contacto intimo ydespu"s se separan) durante dic,o contacto la me9cla &i-orosaredistri uye los componentes entre las fases) de acuerdo con sua0nidad.

aciendo un alance de masa tenemos)entradas 3 salidas:

Min&

e

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G.H !ontacto de e'uili rio

Supon-amos tres componentes A) % y !: ?!$mo 'uedaría los alance por componente del sistema@

ne

?l

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G)H% !ontacto en e'uili rio una sola etapaSupon-amos 'ue el soluto A est* en fase -aseosa =) junto con elaire inerte % y la fase lí'uida 8 con al a-ua inerte !) tam i"n 'ue eaire sea esencialmente insolu le en la fase acuosa y 'ue el a-uatampoco pasa a fase &apor.

Am as fases son sistemas inariosEscri a el alance de A

proceso) en ase li re

8 3 son moles de a-uainerte !

= 3 son moles de aire inerte

inerte %

8 y = soncasi siempconocen.

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G)H% !ontacto en e'uili rio una sola etapa

eneralmente el pro lema consiste en despejar &alores de la +ltecuaci$n) para ello se puede usar tam i"n la relaci$n en e'uili rio

Si se trata de una soluci$n diluida se pude usar la ley de enry:#e no ser así se de e contar con datos de e'uili rio como losmostrados en la ta la A4H. J

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!alcule los -rados de li ertad del pro lema:

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1eempla9ando los &alores tenemos: Sistemainc$

!on la ley

podemossistemecuacio

inc$?!u*l es el &alor de @

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/or tanto:

Solusistemalas comp

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E'uili rio

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1e-la de fases y contacto enuna etapa.