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Institución Instituto Tecnológico de Orizaba Nombre de la
Maestra
Ma. Del Rosario Pacheco
Sánchez
Nombre
del curso
Balance De Momento Calor y Masa
Nombre
Del
estudiant
e
Sanchez Huerta Hugo
Tema de
Evaluació
n
Unidad 4
Transferencia Convectiva de Masa
Evaluación: SUMATIVA ( )
Formativa final ( )
Problemas
Un gran volumen de gas B puro a 2 atm de presión fluye sobre una
superficie de la cual vaporiza A puro. El líquido A moja completamente la
superficie, que es papel secante. Por tanto la presión parcial de A en la
superficie correspondiente a su presión parcial a 298 K, que es 0.20 atm.
Se estima que el valor de
K
y
,
es
6.78 x 10
− 5
mol
Kg
s m
2
frac mol
. Calcule
N
A
, la velocidad de evaporación y los valores
k
y
y
k
G
.
P= 2 atm
P
A 1
=0.20 atm
K
y
,
=6.78 x 10
− 5
mol
Kg
s m
2
frac mol
y
A 1
P
A
p
=0.10 atm
y
B 1
P
B
p
= 0 atm
Obteniendo
Y
MB
Vaporización de A y transferencia convectiva
de masa
Y
MB
Y
B 2
−Y
B 1
ln
Y
B 2
Y
B 1
Y
B 1
= 1 −Y
A 1
Y
B 2
= 1 −Y
A 2
Por lo tanto sustituyendo lo valores de a de
Y
B 1
y
Y
B 2
en ña ecuación:
Y
MB
ln
=0.95 atm
Con base a la ecuación y sustituyendo:
k
y
k
y
,
Y
MB
6.78 x 10
− 5
=7.138 x 10
− 5
Kg mol
s m
2
frac molar
Partiendo de la ecuación
K
G
Y
MB
P=k
y
Y
MB
K
G
k
y
P
K
G
7.148 x 10
− 5
2 (1.01325 x 10
− 5
Pa)
=3.522 x 10
− 10
Kgmol
s m
2
Pa
K
G
7.138 x 10
− 5
2.0 atm
=3.569 x 10
− 5
Kgmol
s m
2
atm
N
A
=k
y
y
A 1
− y
A 2
=7.138 x 10
− 5
( 0.10− 0 )=7.138 x 10
− 6
kgmol
s m
2
k
G
,
P=k
G
P
MB
P
B 1
= 1 −0.20=0.80 atm
P
B 2
= 1 −0.05=0.95 atm
Y
MB
Y
B 2
−Y
B 1
ln
Y
B 2
Y
B 1
Y
MB
ln
=0.8728 atm
k
G
,
k
G
P
MB
P
k
G
,
=0.9426 lb
mol
h pie
2
atm
Calculo de contra difusión
N
A
=k
G
,
(P
B 1
−P
B 2
N
A
=0.9426 lb
mol
h pie
2
atm
( 0.95 atm−0.80 atm)=0.14139lb
mol
h ft
2
Un gran volumen de gas B puro a 2 atm de presión fluye sobre una superficie
de la cual se vaporiza A puro. El líquido A moja completamente la superficie,
que es papel secante. Por lo tanto la presión parcial de A en la superficie
corresponde a su precio parcial a 298 K, que es 0.20 atm se estima que el valor
de
k
y
,
es 6.
x 10
− 5
Kgmol/seg m^2 frac mol.
Calcule
N
A
, la velocidad de evaporación y los valores de
k
y
y k
G
.
P= 2 atm
.
P
A 1
=0.20 atm
.
k
y
,
=6.78 x 10
− 5 Kgmol
s m
2
frac mol
.
y
A 1
P
A
P
atm
.
y
A 1
el problema nos dice que A no difunde atreves de B, y B no difunde
en A.
y
MN
y
B 2
− y
B 1
ln
y
B 2
y
B 1
y
B 1
= 1 − y
1
y
B 2
Po lo tanto sustituyendo los valores de
y
B 1
y
y
B 2
en la ecuación resulta:
y
MN
ln
Con base a la siguiente ecuación y sustituyendo:
k
y
k
y
,
y
BM
6.78 x 10
− 5
=7.138 x 10
− 5 Kgmol
s m
2
frac molar
De la ecuación:
Un gran volumen de afua pura a 26.1 C fluye en paralelo a una placa plana de
ácido benzoico sólido, donde L= 0.244 m en la dirección del flujo. La velocidad
del agua es 0.061 m/s. La solubilidad del ácido benzoico en agua es 0.
Kg mol / m^3. La difusividad del ácido benzoico es 1.245x10^-9 m^2/s.
Calcule el coeficiente de transferencia de masa
k
L y el flujo especifico
N
A
μ=8.71 x 10
− 4
pa s
ρ= 996
Kg
m
3
D
AB
=1.245 x 10
− 9
m
2
s
solubilidad .−0.0295 Kgmol/m
3
N
sc
μ
ρ D
AB
8.71 x 10
− 4
( 996 )(1.245 x 10
− 9
N
ℜ
Dvρ
μ
8.71 x 10
− 4
J
D
=0,99 N
ℜ
−0.
−0.
=7.588 x 10
− 3
Transferencia de masa en una placa plana
J
D
k
c
,
v
(N
sc
2 / 3
k
c
,
− 2
3
=5.85 x 10
− 6
m/s
N
A
k
c
,
X
BM
C
A 1
−C
A 2
=k
c
C
A 1
−C
A 2
Puesto que la solución esta muy diluida
X
BM
y
k
c
,
≅ k
c
C
A 1
=2.948 x 10
− 2 kgmol
m
3
y C
A 2
N
A
=( 5.85 x 10
− 6
) ( 0.02948− 0 )=1.726 x 10
− 7 kgmol
s m
2
Con los datos y las propiedades físicas del ejemplo 7.3-2 calcule el flujo
específico para agua con velocidad de 0.152 m/s y una longitud de placa
L=0.137 m. suponer que
X
BM
.
N
sc
μ
ρ D
AB
8.71 x 10
− 4
( 996 )(1.245 x 10
− 9
N
ℜ
Dvρ
μ
8.71 x 10
− 4
Problema propuesto 7.3-1 – trasferencia de masa de una placa plana a
un líquido.
Un tubo está recubierto en el interior con naftaleno y tiene un diámetro interior
de 20 mm, con una longitud de 1.10 m. A través de esta tubería fluye aire a
318 K, con presión promedio de 101.3kPa y velocidad de 0.80 m/s. Si se supone
que la presión absoluta permanece esencialmente constante, calcule la
concentración de naftaleno en el aire que sale. Utilice las propiedades físicas
del ejemplo 6.2-4.
Dab = 6.92 x 1O-6 m2/s
P= 74.0Pa
Cai= 2.799 X 10ˆ-5kgmol/m3.
μ = 1.932 x
l 0
− 5
Pa s
ρ = 1.114 kg/m
Nsc=
μ
ρDab
1.932 x 10 ˆ− 5
(1.114 )( 6.92 x 10 ˆ − 6 )
NRe=
Dvρ
μ
1.932 x 10 ˆ − 5
NRe Nsc=
D
L
π
0.020 π
Ca−Ca 0
Ca 1 −Ca 0
Ca− 0
2.799 x 10 ˆ− 5 − 0
=0.55→ Ca=1.539 x 10 ˆ− 5
kgmol
mˆ 3
En un tubo con un diámetro interior de 6.35mm fluye agua pura a 26.1°C a
0.10 ft/s. El tubo mide 1.829m pero en los últimos 1.22m las paredes están
recubiertas, de ácido benzoico. Suponiendo que el perfil de velocidad está
totalmente desarrollado, calcule la concentración promedio de ácido benzoico
en la salida. Use los datos de las propiedades físicas del ejemplo 7.3-2.
Diámetro= 6.35mm = 0.006m
T= 26.1°C
V= 0.1 ft/s = 0.03048 m/s
L= 1.829m
L1= 1.22m
ρ= 996 kg/mˆ
μ= 8.71 x10ˆ-
Dab= 1.245 x10ˆ-9 mˆ2/s
NRe=
Dvρ
μ
( 0.00635 m)
(
m
s
)(
kg
mˆ 3
)
8.71 x 10 ˆ− 4 Pa ∙ s
Nsc=
μ
ρDab
8.71 x 10 ˆ − 4 Pa ∙ s
kg
mˆ 3
)(1.245 x 10 ˆ− 9
mˆ 2
s
Nsh= 2 +0.95 ( NRe) ˆ−0.5 ( Nsc ) ˆ
NRe Nsc
(
D
L
)(
π
)
(1.22 m) ( 4 )
Ca−Ca 0
Ca 1 −Ca 0
Problema propuesto 7.3-2 – Transferencia de masa desde la pared de
una tubería.
Calcule el coeficiente de transferencia d masa y el flujo específico para
transferencia de masa desde una esfera de naftaleno expuesta al aire a 45C y
a 1 atm abs, que fluye a una velocidad de 0.305 m/s. el diámetro de la esfera
es de 25.4 mm. La difusividad del naftaleno en aire a 45C es 6.92x10^-6 m/s y
la presión de vapor del naftaleno solido es 0.55 mmHg. Use el sistema inglés y
el SI.
Sistema Internacional
D
AB
=6.92 x 10
− 6
m
2
/s
μ=1.93 x 10
− 5
pa s
ρ=1.
kg
m
3
v =0.305 m/s
D=0.0254 m
T = 318 k
P
A 1
= 74 pa
P
A 2
= 0 pa
Sistema ingles
D
AB
=.2682 pie
2
/ s
Transferencia de masa desde una esfera
μ=0.
lbm
pieh
ρ=0.
lbm
pie
3
v = 3600 pie/h
D=0.0833 pie
T = 574 R
P
A 1
=7.303 x 10
− 4
atm
P
A 2
N
sc
μ
ρ D
AB
1.93 x 10
− 5
(1.113 )(6.92 x 10
− 6
N
sc
μ
ρ D
AB
N
ℜ
Dvρ
μ
1.92 x 10
− 5
N
ℜ
Dvρ
μ
L= 200 m
an= 35 m
v = 8
m
s
V =1.46 x 10
− 5
m
2
/s
D
AB
cm
2
s
P 1 = 3227 N /m
2
Dv
V
( 200 m)
(
m
s
)
1.46 x 10 ˆ − 5 Pa ∙ s
Nsc=
V
Dab
1.46 x 10 ˆ− 5 Pa∙ s
2.2 x 10 ˆ − 5 mˆ 2 /s
kc=0.366∗NRe
Nsc
1
3
Dab
L
1
3
2.2 x 10 ˆ − 5
m
2
s
200 m
m
s
Ca 1 =
3227 Pa
mˆ 3 Pa
kgmolK
.298.15 K
kmol
mˆ 3
N
A
=k
'
c ( Ca 1 −Ca 2 ) =0.
m
s
(
1.3 x 10 ˆ 3
kgmol
mˆ 3
)
=1.3017 x 10 ˆ − 4
kgmol
m
2
s
N
A
∗A=1.3017 x 10 ˆ − 4
kgmol
mˆ 2 ∗s
( 7000 m
2
kgmol
s
kgmol
s
kg
kgmol
kg
s
