Capítulo 9

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9. Formulación de problemas de difusión y difusión convección.
1. Dibujo
Restricciones
Sin reacción química
Flujo estable
Flujo del líquido solo en dirección x
Difusión y convección en dirección x
Difusión en y
 es constante
Densidad constante
2. Formulación del modelo (diferencial)
Obtener la ecuación diferencial que gobierna el proceso
A partir de la ecuación diferencial de continuidad PARA EL COMPONENTE A 
Ley de Fick
Condiciones de frontera
Ec. de Wilke
	i
	Fórmula
	yi
	1
	H2S
	0.03
	2
	SO2
	0.05
	3
	N2
	0.92
Para
Actividad
1. Dibujo
Superficie catalítica
2. RestriccionesH2L 
· Una dirección (Z)
· Estado estacionario
· Sin reacción química homogénea
· Mezcla binaria (H, L)
· P y T constantes
3. Formulación del modelo
Se inicia con la aplicación de la ecuación de continuidad (ecuación de cambio) para el componente H en un punto dentro de la región de transferencia de masa.
A=H
B=L
Aplicación de la ecuación diferencial general al elemento de volumen indicado en la figura
Para el componente B
Interpretación
 es independiente de z.
 es independiente de z.
Se continúa con la expresión para el flujo total del componente A
Si se desea obtener el perfil de concentraciones en la zona de transferencia
4. Resolución del modelo diferencial
Flujo molar de especie A
Integral del lado derecho
Cambio de variable
En términos de H
La rapidez con que el hidrocarburo pesado llega a la superficie catalítica (y reacciona)
5. Aplicaciones
Una celda de Arnold con etanol se va a trabajar en estado pseudoestacionario. Si inicialmente el tubo se encontrara lleno hasta 3 cm del borde, ¿Cuánto tardaría el nivel el metanol en descender a los siguientes valores?
a) 4 cm
b) 6 cm
c) 12 cm
Caso resuelto
Se pretende obtener la difusividad de los vapores de tetracloruro (CCl4) en aire. El CCl4 se coloca en un tubo de vertical largo y de diámetro pequeño y se mantiene a temperatura constante de 47 ºC y a presión de 1 atm. El aire pasa lentamente por la parte superior abierta del tubo para mantener una concentración de CCl4 de cero en ese lugar.
 
Se dispone de los siguientes datos experimentales.
	Tiempo (min)
	Nivel del CCl4 (cm)
	0
	0
	25
	0.26
	186
	1.28
	455
	2.33
	1335
	4.38
	1956
	5.46
	2812
	6.71
	3328
	7.36
	4823
	9.04
	6386
	10.47
Dibujo
Restricciones
Formulación
Aplicaciones
	Tiempo (min)
	Nivel del CCl4 (cm)
	0
	0
	25
	0.26
	186
	1.28
	455
	2.33
	1335
	4.38
	1956
	5.46
	2812
	6.71
	3328
	7.36
	4823
	9.04
	6386
	10.47
a)
	
b)
(Contradifusión equimolar)
c)
DibujoAtmósfera oxidante
T, P
Grafito
r
L
 Condiciones 
 de frontera:
	
Restricciones
Transferencia de masa en dirección radial
Estado estacionario
Temperatura y presión constantes
No hay reacción homogénea
Reacción superficial: 
Proceso controlado por la difusión del oxígeno
Formulación de modelos
Se inicia con la aplicación de la ecuación diferencial general de transferencia de masa en su forma aplicable a coordenadas cilíndricas. La aplicación se realiza para el oxígeno y en el elemento de volumen señalado en el dibujo.
 Es independiente de r.
 
 
 
 
Para el flujo molar del oxígeno
Resolución de modelos
Flujo de oxigeno sobre la superficie del grafito
Para el monóxido de carbono
Rapidez de producción de monóxido de carbono
Aplicaciones
Aplicaciones
Caso propuesto
Caso a resolver en clase
9.
 
Formulación de problemas de difusión y difusión 
convección
.
 
 
 
1.
 
Dibujo
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Restricciones
 
Sin reacción química
 
Flujo estable
 
Flujo del líquido solo en dirección x
 
Difusión y convección en dirección 
x
 
Difusión en y
 
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????
 
es constante
 
Densidad constante
 
 
 
2.
 
Formulación del modelo (diferencial)
 
Obtener la ecuación diferencial que gobierna el proceso
 
A partir de la ecuación diferencial de continuidad PARA EL COMPONENTE A 
 
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9. Formulación de problemas de difusión y difusión 
convección. 
 
 
1. Dibujo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Restricciones 
Sin reacción química 
Flujo estable 
Flujo del líquido solo en dirección x 
Difusión y convección en dirección x 
Difusión en y 
??
????
 es constante 
Densidad constante 
 
 
2. Formulación del modelo (diferencial) 
Obtener la ecuación diferencial que gobierna el proceso 
A partir de la ecuación diferencial de continuidad PARA EL COMPONENTE A 
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