OPERACIONES UNITARIAS IIPROF. DEBORA NABARLATZ TALLER IV: Transferencia de masa interfacial 1) El soluto A se absorbe de una mezcla gaseosa de A y B en una torre de paredes mojadas por el líquido que fluye hacia abajo por la pared como película. En un punto de la torre la concentración general del gas es yAG = 0.380 fracción mol y la concentración general de líquido es xAL = 0.100. La torre opera a 298 K y 1.013 x 105 Pa y los datos de equilibrio son: Mediante correlaciones para soluciones diluidas en torres de paredes mojadas, se predice que el coeficiente de película de transferencia de masa para A en la fase gaseosa es kY = 1.465 x 10-3 kg mol A / s m2 fracción mol y para la fase líquida es kX = 1.967 x 10-3 kg mol A/ s m2 fracción mol. Considere que: a) Existe una difusión equimolar de A y B en sentidos opuestos. b) El soluto A se difunde a través de B en reposo en la fase gaseosa y después, a través de un líquido que no se difunde. Calcule los coeficientes globales de transferencia de masa KX y Ky, el flujo específico y el porcentaje de resistencia en la película gaseosa en ambos casos. 2) Use los mismos datos de equilibrio y coeficientes de película ky y kx del problema anterior, y considere ambos casos (NA = -NB y NB = 0). Sin embargo, aplique las concentraciones yAG = 0.25 fracción mol y xAL = 0.05. Obtenga lo siguiente: a) Concentraciones en la interfaz yAi y xAi y el flujo específico NA. b) Coeficiente total de transferencia de masa KY y el flujo específico NA. c) Coeficiente total de transferencia de masa KX y el flujo específico NA. c) Flujos de gas y líquido si se desean extraer 2000 kg de acido clorhídrico en 4 horas. Se conoce también que m’’=3. mientras que la concentración en el aire en el mismo tiempo desciende desde 0.288 ∗ 10−3 2 .371 0. b) La pendiente de la línea de operación.0979 0. 𝑘𝑥 = 1. d) Los flujos instantáneos en el tope y en el fondo de la columna.0304 ∗ 10−3 2 𝑚 𝑠 𝑓𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛𝑚𝑜𝑙 𝑚 𝑠 𝑓𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛𝑚𝑜𝑙 Equilibrio X 0.2593 0.2021 0.4048 Y 0.1413 0.238 0. 4) Una torre de paredes mojadas se alimenta con soda cáustica como líquido en la pared y una mezcla de CO2-AIRE como gas en la parte central. Esta concentración se eleva después del paso por la columna.3) En una torre se extrae ácido clorhídrico difundido en aire mediante una solución acuosa que tiene 0. La operación se lleva de tal manera que se garantiza que las fuerzas impulsoras en el tope y en el fondo de la torre sean iguales.2857 0.25 hasta 0.6111 Equilibrio X(ppm) Y(ppm) 15 185 25 325 36 390 45 415 53 444 68 462 79 534 88 615 .0889 0. A cierto nivel de la torre las concentraciones son: 215 ppm de CO2 en el aire y 61 ppm en el líquido. e) Las composiciones en la interfase.3333 0.2334 0. P=1atm. T=26.7°C.3865 0.250 [kmol de ácido clorhídrico/kmol de solución].3548 0. Experimentalmente se encontró: 𝑘𝑚𝑜𝑙 𝑘𝑚𝑜𝑙 𝑘𝑦 = 1.1731 0.2745 a) Determine el porcentaje de aumento en la concentración de agua una vez abandone la columna.15 [kmol de ácido clorhídrico/kmol de gas] en el tope de la columna.0887 0. El porcentaje molar de alcohol en el vapor fuera de la película es del 80% y en el interior. Calcule la velocidad de difusión del vapor de alcohol en kg/h si el área de la película es de 10 m2. 𝑘𝑚𝑜𝑙 c) Para 𝑘𝑥 = 2.44 𝐷 𝜇 𝑘= .81 𝑘𝑦 = 0.02. El mismo equipo.87 ∗ 10−5 𝑚2 𝑠 encontrar 𝐾𝑥 y 𝐾𝑦 5) El dióxido de carbono se difunde través de nitrógeno en un solo sentido a la presión atmosférica y 0ºC. 7) Una columna de pared mojada que opera a la presión total de 518 mm Hg se alimenta con agua y aire. La velocidad observada para la evaporación de agua en el aire es de 13. este último a una velocidad de 120 g/min. el nitrógeno difunde con la misma velocidad que el dióxido de carbono pero en sentido contrario.1 mm de espesor. El líquido que se vaporiza es n-butanol.144 cm2/s. en [Kg/ft2 h]? 6) Se absorbe etanol de una mezcla de alcohol-agua.23 ( )( ) (𝑆𝑐)0. La fracción molar de CO2 en el punto A es 0. cabe esperar en el experimento con n-butanol? Tenga en cuenta que: 𝑘𝑦 ∗ (𝑦𝑎𝑖 − 𝑦𝑎 ) 1 − 𝑦𝑎 = 𝑘𝑦 ∗ ln(( ) (1 − 𝑦𝑎 )𝑙 1 − 𝑦𝑎𝑖 𝐷𝑣 ∗ 𝜌𝑚 𝐷 ∗ 𝐺 0. La difusividad volumétrica de las mezclas alcohol-agua en fase vapor a 25 ºC es 0. en el punto B.1 g/min.5 mm Hg. junto al disolvente es del 10%. La presión de vapor de la película de agua líquida que fluye sobre la pared de la torre es 138 mm Hg. se alimenta con aire a la misma temperatura que antes y a una velocidad de 100 g/min.¿Cuál es el flux molar de CO2 en [Kmol/ft2 h]? b. su fracción molar es 0. por medio de un disolvente no volátil en el que el alcohol es soluble y el agua no. ambos en fase de vapor. Se considera que el vapor de alcohol difunde a través de una película formada por una mezcla gaseosa de alcohol y agua de 0.5 mm Hg y la presión de vapor del alcohol líquido es de 54.15 cm2/s. es decir. La temperatura es de 97ºC y la presión total de 760 mm Hg. La difusividad presente es Dv= 0.2. ¿Qué velocidad de evaporación. en gramos por minuto. separado 3 m en la dirección de difusión. Calcular : a.𝑘 a) Hallar: − 𝑘𝑥 𝑦 b) Hallar el porcentaje de resistencia a la transferencia de masa en la fase gaseosa y la fase líquida. La presión parcial del alcohol es 30. ahora a la presión total de 820 mm Hg.¿Cuál es el flux neto de masa. La presión parcial del vapor de agua en la corriente de aire es de 76 mm Hg. La fase gaseosa en su conjunto es estacionaria. b. La T = 50ºC y P = 1 atm. .Calcule el coeficiente individual de transferencia de masa para el líquido. De la resistencia total a la difusión. El coeficiente global de transferencia de masa basado en las concentraciones del gas es KG= 7. c.2 29 0.5 83 0.4 kg SO2 / 100 kg H2O (densidad de la solución =990 kg/m3). el gas contiene 10% SO2 en volumen y está en contacto con un líquido que contiene 0.Calcule el coeficiente global basado en las concentraciones del líquido KL en kmol/m2s (kmol/m3). el 47% está en la fase gaseosa y el 53% en la líquida. Los datos de equilibrio a 50 ºC son: kg SO2/ 100 kg agua Presión parcial SO2 .Sc para el alcohol = 0. mm Hg 0.7 119 a.5. expresado en kG [mol/tiempo (área) (presión)] y ky [mol/tiempo (área) (fracción mol)]. expresado en kL [mol/tiempo (área)] y kx [mol/tiempo (área) (fracción mol)].6 Sc para el agua = 1.273 ft2/h 𝜇 y 𝐷 para el agua y alcohol son constantes. Libro MCabe Smith] 8) En cierto aparato utilizado para la absorción de SO2 de aire mediante agua y en cierto punto del mismo.Calcule el coeficiente individual de transferencia de masa para el gas.36 x 10-10 kmol/m2 s (N/m2).3 46 0.88 𝐷𝑣 para el alcohol = 0. d.Determine las composiciones interfaciales en las dos fases. [Ejercicio 17.853 ft2/h 𝐷𝑣 para el agua = 0.