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Universidad Central de Venezuela Facultad de Ciencias, Escuela de Química Departamento de Tecnología Operaciones Unitarias II.
Transferencia de convectiva de masa.
Problema 1
El aire fluye sobre una placa sólida de dióxido de carbono congelado, hielo seco, con una superficie expuesta de 1 x 10-3^ m^2. El dióxido de carbono sublima en la corriente que fluye a 2 m/s a una velocidad de liberación total de 2.29 x 10-4^ mol/seg. El aire se encuentra a 293 K y 1.013 x 10^5 Pa de presión. A esa temperatura, la difusividad del dióxido de carbono en el aire es 1.5 x 10-5^ m^2 /s y la viscosidad cinemática del aire es 1.55 x 10-5^ m^2 /s. Determine el valor del coeficiente de transferencia de masa del CO 2
Problema 2
sublimando hacia el aire que fluye a las condiciones de los experimentos. (g)
Un gran volumen del 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 tanto, la presión parcial de A en la superficie corresponde a su presión parcial a 298 K, que es 0. atm. Se estima que el valor de F es 6.78 x 10-5^ mol kg/s. m2.^ frac mol. Calcule NA, la velocidad de evaporación y los valores de k y y kG
Problema 3
.(G)
Un gran volumen de agua pura a 26.1 ºC 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 de 0.0295 kgmol/m^3. La difusividad del ácido benzoico
es de 1.245 x 10-9^ m^2 /s. Calcule el coeficiente de transferencia de masa k (^) L y el flujo especifico NA.
Considere que la solución esta diluida. La viscosidad y densidad del agua a esas condiciones es: μ= 8.71 x 10-4 pa.s y ρ= 996 kg/m^3. (G).
Problema 4
Calcule el coeficiente de transferencia de masa y el flujo especifico para la transferencia de masa desde una esfera de naftaleno expuesta al aire a 45 ºC y a 1 atmósfera abs, que fluye a una velocidad de 0.305 m/s. el diámetro de la esfera es 25.4 mm. La difusividad del naftaleno en el aire, a 45 ºC, es 6.92 x 10-6 m^2 /s y la presión de vapor de naftaleno sólido es 0.555 mm de Hg. Use las unidades del sistema SI y el sistema ingles. La viscosidad del aire es 1.93 x 10-5 Pa.s y densidad es de 1. kg/m^3
Problema 5
Determine el numero de Schmidt para el methanol en aire 298 K and 1.013 x 10^5
Problema 6
Pa yin del agua liquida a 298 K (w)
Estime el coeficiente de difusión y el numero de Schmidt para el vapor de agua en aire a 50 ºC y la presión absoluta es de 20 mm de Hg. (mc)
Problema 7
- Una corriente de aire a presión de 100 KPa y 300 K está fluyendo en la parte superior de una
superficie de una delgada lámina plana de naftaleno sólido de 0,2 m de longitud con una velocidad de 20 m /seg. Los otros datos
son: Difusividad de masa de vapor de naftaleno en el aire = 6 * 10 -6^ m^2
/s viscosidad cinemática del aire del aire = 1.5 * 10 -5^ m 2
/s La concentración de naftaleno en la interfase aire-naftaleno sólido = 1 * 10 -5^ kmol/m^3.
a.
Calcular:
b.
El coeficiente de transferencia de masa sobre la placa plana. La velocidad de pérdida de naftaleno de la superficie por unidad de longitud.
0. 664 Re^1 2 Pr^13
Nu = L
Nota: Para la transferencia de calor sobre una placa plana, la transferencia de calor por convección para flujo laminar se puede calcular por la ecuación siguiente:
Se puede usar la analogía para la transferencia de masa.(g)
Problema 13
El flujo de masa de una esfera de naftalina de 5 cm de diámetro colocado en el aire estancado a 40 ° C y presión atmosférica, es de 1,47 * 10 -3^ mol / m 2. s. Suponga que la presión de vapor del naftaleno es de 0,15 atm a 40 ° C y la concentración de naftaleno en despreciables en el bulk del aire. Si el aire comienza a soplar sobre la superficie de la esfera de naftaleno a una velocidad de 3 m/s, ¿en qué factor será el aumento de la velocidad de transferencia de masa, todas las demás condiciones son las mismas.
Problema 14
Un disco sólido de ácido benzoico 3 cm de diámetro se giran a 20 rpm y 25 ° C. Calcular la velocidad de disolución en un gran volumen de agua. Difusividad de ácido benzoico en agua es de 1,0 * 10 -5^ cm^2 /s, y la solubilidad es 0.003 g / cc. La correlación de transferencia de masa sigue la siguiente ecuación: Sh= 0.62 Re ½^ Sc 1/
Re
D
donde,
Donde (ω) omega es la velocidad angular en radianes /tiempo
Problema 15
Una columna de pared mojada que opera a la presión total de 518 mm Hg se alimenta con agua y aire, este último a razón de 120 g/min. La presión parcial del vapor de agua en la corriente de aire es de 76 mm Hg y la presión de vapor de la película de agua líquida que fluye sobre la pared de la torre es 138 mm Hg. La velocidad observada para la evaporación de agua en el aire es de 13,l g/min. El mismo equipo, ahora a la presión total de 820 mm Hg, se alimenta con aire a la misma temperatura que antes y a razón de 100 g/min. El líquido que se vaporiza es n-butano]. La presión parcial del alcohol es 305 mm Hg, y la presión de vapor del alcohol liquido es 54,5 mm Hg. ¿Qué velocidad de evaporación, en gramos por minuto, cabe esperar en el experimento con n-butanol?
Problema 16
Los coeficientes de difusión para vapores en aire se pueden determinar midiendo la evaporación de líquido en un tubo vertical de vidrio. Para un tubo de 0,2 cm de diámetro lleno con n-heptano a 21 ºC, calcúlese la velocidad de descenso del nivel del líquido cuando el menisco está a 1 cm de la parte superior, tomando para la difusividad el valor de 0,071 cm^2 /s. A 21 ºC la presión de vapor y la densidad del n-heptano son 0,050 atm y 0,65 g/cm^3 , respectivamente. ¿Habría alguna ventaja en usar un tubo de mayor diámetro? Estímese el coeficiente de transferencia de materia de la película de líquido para el O 2 que difunde desde una burbuja de aire que asciende a través de agua a 20 ºC.
Elíjase un tamaño de burbuja de 4,0 mm y supóngase forma esférica, así como una rápida circulación del gas en el interior de la burbuja. Despréciese la variación del tamaño de la burbuja con la distancia recorrida y calcúlese la fracción de oxígeno absorbido desde el aire si el agua no contiene oxígeno disuelto
Problema 17
A través de un delgado lecho relleno con esferas de naftaleno de 1/2 pulg de diámetro circula aire a 100 ºF y 2,0 atm. Con una velocidad de 5 pies/s, basada en la sección transversal del tubo vacio. La presión de vapor del naftaleno es 117 mm Hg ¿Cuántas libras por hora de naftaleno se evaporarán en 1 pie^3 de lecho, suponiendo que su porosidad es del 40 por 100?
Problema 18
Una placa delgada de naftaleno sólido, con superficie de 1 m^2 , se orienta paralelamente a una corriente de aire que fluye a 20 m/s. El aire esta a 310 K y 1.013 x 10^5 Pa. El naftaleno permanece a 290 K; a dicha temperatura, la difusividad del naftaleno en aire es de 5.61 x 10-6 m^2
(a) El valor del coeficiente de transferencia de masa en un punto 0.3 m corriente de extremo de referencia.
/s y su presión de vapor es de 26 Pa. Determinar:
(b)Los moles de naftaleno por hora que se pierden de la sección de la placa que esta entre 0.5 y 0. m corriente abajo del extremo de referencia.
Problema 19
Etanol, C 2 H 2 OH fluye como una delgada película por la parte exterior de una superficie de una placa inclinada, de 2 m de ancho y 4 m de largo. El liquido esta a una temperatura de 289 K. el etanol libre de aire fluye paralelo por toda la sección transversal de la placa a 303 K y 1 atm. A la temperatura promedio de la película del gas la difusividad del etanol en aire es de 1.35 x 10-6^ m^2 /s. la presión de vapor del etanol es 6.45 x 10 -2^ atm. A 289 K. Determine la rapidez con la que se debe alimentarse el liquido en la parte superior de la placa para que la evaporación evite justamente que llegue a la parte inferior de la placa si la velocidad de l viento es de 3 m/s.
