DISTRIBUCIONES DE CONCENTRACIÓN DE SÓLIDOS Y FLUJO LAMINAR

DISTRIBUCIONES DE CONCENTRACIÓN DE SÓLIDOS Y FLUJO LAMINAR

1. Balances de materia en la envoltura: Condiciones Límite

   • resueltos por
     • Balances de materia
       • para
         • 1 o más especies químicas sobre una delgada envoltura de sólido o fluido
           • en donde
             • La especie A en un sistema binario se escribe sobre el volumen de la envoltura
               • de la forma
                 • • La especie química A
                     • Puede entrar o salir del sistema por difusión o convección
                     • Puede producirse o consumirse por reacciones homogéneas

2. Difusión a través de una película de gas estancada

   • corriente de gas de A y B
     • • Difusión de A en estado estacionario a través de B estancada, donde la interfase líquido-vapor se mantiene fija
       • Todo el sistema se mantiene a temperatura y presión constantes
       • La competente z de la velocidad no depende de la coordenada radial
       • En estad0o estacionario hay un movimiento neto
         • en donde
           • (A) queda lejos de la interfase y la especie B es estacionaria
       • Para un mezcla de gas ideal, la ecuación de estado es:

3. Difusión con una reacción química

   • Heterogénea
     • Modelo sencillo para un reactor catalítico
       • donde se lleva a cabo
         • Una reacción 2A ->B
           • • Cada partícula catalizadora está rodeada de una película gaseosa estancada
               • en donde
                 • (A) debe difundirse para alcanzar la superficie del catalizador
                   • En el catalizador la reacción ocurre instantáneamente
                     • luego
                       • El producto B se difunde retirándose a través de la película gaseosa hacia la corriente principal
                         • La película de gas a veces es isotérmica
   • Homogénea
     • El gas A se disuelve en el liquido B en un vaso de precipitado y se difunde isotérmicamente en la fase líquida
       • Experimentando una reacción química homogénea irreversible de 1er orden "A + B -> AB
         • Ejemplo: La absorción del CO2 por una Solución acuosa concentrada de NaOH
           • Solución binaria (A Y B)
             • AB es ignorada en la suposición seudobinaria
           • Balance para A sobre un espesor Az de la fase liquida se vuelve

4. Difusión a una película Líquida descendente

   • Transferencia de masa por convección forzada (absorción en un gas)
     • donde
       • El flujo viscoso y la difusión ocurren en condiciones que no afecte el campo de velocidad
         • El material A es solo ligeramente soluble en B
           • Ejemplo: Absorción de O2 en H2O
     • • Absorción A a un película descendiente del líquido B
   • Disolución de un sólido
     • El líquido fluye B fluye en movimiento laminar hacia abajo por una pared vertical
       • • La pared está hecha de una especie A que es ligeramente soluble en B
         • Disolución del sólido A dentro de un película descendente del líquido B
           • Se mueve con perfil parabólico de velocidad totalmente desarrollado
         • Para distancias cortas corriente abajo no se difunde muy adentro de la película descendente

5. Difusión y Reacción química dentro de un Catalizador poroso

   • Difusión para gases y líquidos en sistemas de geometría sencilla
     • Se aplica la Ley de Fick para describir la difusión en el interior de un pellet
       • Se describe una difusión media del reactivo en términos de una "difusividad efectiva"
         • • La partícula se considera esférica cuando el catalizador es de radio R
             • Se sumerge en una corriente gaseosa que contiene el reactivo A y el producto B
               • La especie A se difunde a través de los pedacitos tortuosos en el catalizador y se convierten en B sobre las superficies del mismo

6. Difusión en un sistema gaseoso de tres componentes

   • Sistemas binarios o de dos componentes
     • Ejemplo: Agua líquida se evapora en aire
       • Se toma como una mezcla binaria de:
         • Nitrógeno
         • Oxigeno
         • 352K
       • La interfase se considera z=0
         • Se conocen
           • La presión de vapor de agua
           • Fracciones molares
         • Las densidades de flujo molar de las tres especies son constantes en estado estacionario

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