Coeficientes de transferencia de masa en evaporación, sublimación y absorción
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Resumen
El documento resuelve problemas de transferencia de masa: cálculo de los coeficientes k, ky y kG en la evaporación de un líquido en un tubo, el coeficiente de sublimación del naftaleno en un lecho empacado y el coeficiente de evaporación del amoniaco mediante analogía de calor. También incluye el tiempo de contacto en la absorción de SO2 en agua. El estudiante verá cómo aplicar las correlaciones y balances de cada caso.
Puntos clave
- El coeficiente de transferencia de masa se calcula como k = Na/(P0 − Pinf), donde Na es el flux molar de la especie.
- En la evaporación en tubo, Na = Wa/A, y se obtiene k ≈ 3.96e-3 mol/(atm·cm²·hr) con Na ≈ 5.54e-4 mol/(cm²·hr).
- Para lechos empacados de esferas, la correlación de Frössling Sh = 2.0 + 0.6·Re^(1/2)·Sc^(1/3) permite estimar el coeficiente de sublimación del naftaleno.
- La relación kc = h/(ρ·Cpm)·(Pr/Sc^(2/3)) conecta el coeficiente de transferencia de calor con el de masa mediante la analogía calor-masa.
- En la absorción de SO2 en agua, el tiempo de contacto se obtiene con t = 4·Dab/(π·k²), a partir del coeficiente del lado del líquido.
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Un líquido A se evapora a 25oc y 1 atm de presión dentro de un tubo de 0.3 cm de diámetro interior y cuyo extremo inferior se encuentra sellado. Por encima del extremo abierto del tubo fluye una mezcla gaseosa A-B, donde la presión parcial de A es 0.01 atm. Una vez que se ha estabilizado el proceso, se determina que la rapidez de evaporación del líquido A es 3.92x10-5 mol/hr. La presión de vapor del líquido A a la temperatura del experimento es 0.15 atm. Determinar los coeficientes de transferencia de masa k, ky, y kG.
Preguntas frecuentes
¿Cómo se calcula el coeficiente de transferencia de masa en un tubo con evaporación?
Se divide el flux molar Na entre la diferencia de presiones parciales, k = Na/(P0 − Pinf). Na se obtiene dividiendo la rapidez de evaporación entre el área transversal del tubo.
¿Cuál es el tiempo de contacto en la absorción de SO2 según el ejemplo?
Con Dab = 2.0e-5 cm²/s y k = 0.011 cm/s, la fórmula t = 4·Dab/(π·k²) da aproximadamente 0.21 s.
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