UNIVERSIDAD DE EL SALVADORFACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA ESCUELA DE INGENIERIA QUIMICA E INGENIERÍA DE ALIMENTOS OPERACIONES UNITARIAS III-CICLO II-2015 DISCUSION 3 PROBLEMA 1 En una mezcla gaseosa de oxígeno-nitrógeno a 1 atm y 25 °C, las concentraciones del oxígeno en dos planos separados 2 mm son 10 y 20% en volumen, respectivamente. Calcular la velocidad de flujo difusional del oxígeno para el caso en que: a) El nitrógeno no se está difundiendo b) Existe una contradifusión equimolar de los dos gases PROBLEMA 2 Calcular la rapidez de difusión del ácido acético (A) a través de una película de agua, no difusiva, de 1 mm de espesor a 17 °C, cuando las concentraciones en los lados opuestos de la película son, respectivamente, 9 y 3% en peso de ácido. La difusividad del ácido acético en la solución es 0.95(10-9) m2/s. PROBLEMA 3 Una gota de agua, con un diámetro inicial de 0.1 plg está suspendida en el seno de un gran volumen de aire en reposo a 80 °F conteniendo una humedad que ejerce una presión parcial de vapor de agua igual a 0.01036 atm. Estimar el tiempo requerido para la completa evaporación de la gota, si la presión total es de 1 atm. Para las presentes condiciones, al evaporarse la gota de agua su temperatura cae a un valor estable de 60 °F. PROBLEMA 4 Se está fraccionando amoníaco sobre un catalizador sólido, de acuerdo con la reacción: 2NH3 N2 + 3H2 En cierta zona del aparato, en donde la presión es 1 atm y la temperatura es 200 °C, el análisis del gas es 33.33% NH3 (A), 16.67% N2 (B) y 50% H2 (C) en volumen. Las condiciones son tales que el NH3 se difunde desde la corriente del gas hasta la superficie del catalizador; además, los productos de la reacción se difunden en sentido contrario, como si hubiese difusión molecular a través de una película gaseosa de 1 mm de espesor, bajo régimen laminar. Calcular la rapidez local de fraccionamiento, kg NH3/m2.s de superficie de catalizador que se presentaría si la reacción es controlada por difusión (velocidad de reacción química muy rápida) con la concentración de NH3 sobre la superficie del catalizador igual a cero. PROBLEMA 5 Calcúlese el coeficiente de difusión del dióxido de carbono en aire a 20 °C y presión atmosférica. Compare el valor obtenido con el valor experimental. PROBLEMA 6 Calcule el coeficiente de difusión del líquido etanol, C2H5OH en agua a 10 °C. Compare con el valor experimental, 8.3X10-10 m2/s. AnaBel´Z Página 1 01325 x 10 Pa (1 atm). Use unidades SI.064 atm DAB = 0. Problema 8 AnaBel´Z Página 2 .687 cm /s.064 atmosferas y la trayectoria de difusión se encuentra a una distancia de 3 cm de longitud.22 x 10 3 cm 25 cm de lado (-4) 2 m /s Figura 1.20 atm. PA1= 0. P =0. AB 2 PROBLEMA 8 Estimar la difusividad del agua en el aire cuando en el laboratorio de humidificación se coloca una bandeja con agua frente a una corriente de aire. El sistema se encuentra en equilibrio térmicamente a 37 °C. Calcule en unidades SI el flujo específico de helio en estado A2 2 estacionario cuando el valor de D de la mezcla He-N es 0. Calcular la cantidad de gramos de agua que se evapora en 2 horas si la difusividad es de 0.2 m).60 atm y en A1 el otro extremo a 20 cm (0.22 x 10 (-4) m2/s Datos: Temperatura Presión total del sistema Presión de vapor en la superficie a la temperatura del sistema Constante universal de los gases Difusividad del agua en el aire Espesor de la película o distancia de la trayectoria Dimensiones de la bandeja Unidad-magnitud 37 °C + 273 = 300 K 5 PT = 1.UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA ESCUELA DE INGENIERIA QUIMICA E INGENIERÍA DE ALIMENTOS OPERACIONES UNITARIAS III-CICLO II-2015 Problemas vistos en clase PROBLEMA 7 Una tubería contiene una mezcla de He y N gaseosa a 298 K y 1 atm de presión constante en toda la 2 extensión del tubo. de lado. la presión parcial P del helio es 0. En uno de los extremos de este punto 1. La bandeja tiene 25 cm. La presión de vapor en la superficie del líquido es 0. 8 kg/m . se difunde butanol normal (A).8 % en peso y la solución tiene una densidad B 3 3 ρ = 972. pero el agua no. La sección transversal del 2 3 tubo de difusión es 0.0 mmHg.UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA ESCUELA DE INGENIERIA QUIMICA E INGENIERÍA DE ALIMENTOS OPERACIONES UNITARIAS III-CICLO II-2015 PROBLEMA 9 Amoníaco y nitrógeno ambos gaseosos están difundiendo en contracorriente a través de un tubo recto de vidrio de 70 cm de largo con un diámetro interno de 2 cm a 20 °C y 1 atm de presión. Usando el método de Fuller y colaboradores.0 atm abs PROBLEMA 12 Una solución de etanol (A) en agua (B) en forma de película estacionaria de 2.59 g/cm PM (CCl4) = 156 kg/kgmol PROBLEMA 11 A través de aire (B) a 1 atm abs. la concentración del etanol es 6. N = 0. Los terminales del tubo están conectados a dos cámaras de mezclado que se encuentran a la misma presión del tubo.9 ° C c) A 0 °C y 2. Calcule el flujo de estado estacionario N . La presión de vapor del CCl4 a esta temperatura es 33.82 cm .1 kg/m (P1). a) Determinar el flujo de amoníaco y nitrógeno en (gmol/h) b) Determinar la presión parcial de ambos gases a la mitad del tubo c) Indicar cómo varía la presión total y las parciales de ambos gases a lo largo del tubo PROBLEMA 10 La Difusividad del sistema gaseoso binario Oxígeno-Tetracloruro de Carbono se determina observando la evaporación en estado estacionario de CCl en un tubo que contiene O .0208 cm de CCl 4 durante un periodo de 10 horas después de alcanzado el estado estacionario.7 kPa. está en contacto con la superficie de un disolvente orgánico en el cual el etanol es soluble.740 x 10 m /s. La 1 -9 2 2 difusividad del etanol es 0.1 cm. la concentración del etanol es 16. A AnaBel´Z Página 3 .0 mm de espesor a 293 K. estime las difusividades DAB a las siguientes temperaturas y compárelas con los datos experimentales: a) A 0 °C b) A 25. En el punto 1. la presión total del sistema es 755 mmHg y la 2 1 temperatura 0 °C. En el punto 2. La presión parcial del nitrógeno en una de las cámaras es 20 k Pa y en la otra 6. Por tanto. 2 a) Calcule N (Kgmol A/m s) A b) ¿Cuál es la difusividad del sistema gaseoso binario CCl -O ? 4 2 Datos: 3 ρ (CCl4) = 1. Se ha encontrado que en estas condiciones se evaporan 0.8 % en peso y ρ = 988. La distancia entre el nivel del CCl 4 2 4 líquido y la parte superior del tubo es z -z = 17.