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La difusion es funcional a la Temperatura

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La difusion es funcional a la Temperatura

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Implica movimiento macroscópico

No es selectiva químicamente

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Sin movimiento macroscópico

Químicamente selectiva

Puede ocurrir naturalmente

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Flujo molar difusivo de A: función de la difusividad de A y del gradiente de concentración.

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Los mecanismos de transporte pueden ser por difusión (sin movimiento es natural, químicamente selectiva) o por convección (con movimiento. no es selectiva) y pueden coexistir ambos mecanismos.

Que significa que sea selectiva?

Existen distintas variables a tener en cuenta (pág 33 pdf difusión)

Primera ley de Fick

Velocidad lineal y relativa y cómo se relacionan.

Ecuación general de Flujo, RÉGIMEN LAMINAR (OJO!! solo a escala laboratorio pues para procesos continuos se requiere de un régimen turbulento)

Dos modelos para representar la difusión:

Contradifusión equimolar (CDE):

Considera que difunde la misma cantidad para un lado que para el otro por la selectividad, es un fenómeno sólo difusivo. Involucra la ecuación de flujo CDE en REGIMEN LAMINAR de perfiles lineales.

Difusión en película estanca (DPE):

Si tengo una fase 1 compuesta por A+B y una fase 2 con un componente C tal que A sea más afín a difundir en C que en B, entonces lo que ocurre es que pasa A de 1 a 2 y el espacio vacío que deja A lo rellena la fase 1 ya sea con A o con B de manera NO selectiva para compensar esa difusión de A en C, lo que genera los movimientos convectivos de la fase 1, pero estos no ocurren por la transferencia de calor sólo por la difusión. Involucra la ecuación de flujo DPE en RÉGIMEN LAMINAR .

En ambos modelos debe cumplirse que la suma de las fracciones molares de A y de B dé 1.

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Sólo difusivo

Igual cantidad difunde en ambas direcciones

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A difunde de fase 1 a fase 2.

Movimiento convectivo en fase 1.

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Algunos disparadores para su participación en el PADLET (Clase 2)

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Algunos disparadores para su participación en el PADLET (Clase 2)

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Ecuaciones de flujo CDE y DPE

Esquemas

Absorción. Gráfico, P vs C / y vs x.

Pai y Cai

Pa* y Ca*

Perfiles de transferencia

¿Por qué los compuestos estancos tienen un perfil?

Perfil de DESORCIÓN

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Apuntes clase 20 09 24 Coeficientes de Transferencia

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Apuntes clase 20 09 24 Coeficientes de Transferencia

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Modelo de la película y de la doble película (gráficos)

En la interfase entre G y L no ocurre NADA pues no hay resistencias ahí, pero sí las hay en las películas de G y L las cuales generan el (Pa -Pai) y el (Cai - Ca)

Las ecuaciones que vimos en difusión para CDE y DPE sólo sirven para régimen laminar pero no para absorción y desorción pues B (distancia) es muy pequeño por lo que las "alteramos" mediante el uso de un nuevo parámetro (KA´ para CDE y KA para DPE)

KA = KA´ * Fi y como Fi es un delta medio logarítmico de fracciones molares es siempre menor a 1 entonces KA (DPE) > KA´ (CDE) y ésto se condice con lo de que en CDE sólo hay difusión y en DPE hay tanto difusión como convección.

Correlaciones saber de qué dependen no los números

Definicion de coef de transf de masa y sus distintas expresiones

Absorción

3 componentes A, B y C, 2 fases --> 3 grados de libertad (P, T, Composición)

Variables: xA (liq), YA (gas)

Consideraciones:

C se considera no volátil --> no pasa a la fase A+B --> es la fase gas --> yC = 0

B se considera insoluble en C --> xB = 0

La suma de las fracciones molares en las fases 1 y 2 deben dar 1.

Ecuaciones de flujo en Absorción

Marcar en los ejes las FI que son (PA-PAi) y (CAi-CA) !!!!!!

(PAi - PA*) es Fuerza Impulsora (FI) en fase líq expresada en unidades de fase gaseosa

(Ca* - CAi) es FI en fase gas expresada en UFL.

Flujo = coef de transf * delta (FI)

Transferencias globales, igualo todo mediante la ecuación de flujo, dos para gas y dos para liq, entro con Ca y leo Pa* y entro con Pa y leo Ca*, las FIG son en fase gas (Pa - Pa*) y en el liq (Ca* - Ca)

Relación de coef globales y peliculares y resistencias (son inversamente proporcionales a la resistencia)

Fase controlante la que tarda más, la más lenta, la de mayor resistencia. Analizo mediante la ecuación de flujo si por ejemplo tengo un bajo Kag --> tendré alto delta de presiones parciales --> alto Kal --> bajo delta de CC --> controla la fase gas por el bajo Kag y analizando la pendiente:

-Kal/Kag = (Pa - PAi)/(Ca-Cai)

tendré qué tiende a infinito y por ende representa una vertical y en el caso contrario sería una horizontal por tender a 0.

Criterio para fase controlante: 70% de RT = RG + RL

El movimiento difusivo de A a C (desde la fase 1 gas que es A+B a la fase 2 liq que es sólo C) se debe a que A tiene mayor selectividad química con C (es decir es más soluble) que con B, éste movimiento difusivo genera dos consecuencias:

Primero que se genere un movimiento convectivo de la fase A+B para compensar esa pérdida de A (no se ve gráficamente)

Segundo que se genere un nuevo movimiento difusivo de B desde la interfase hacia el gas (pues yBi > YB) que a su vez es cancelado por el movimiento convectivo A+B lo que resulta en un flujo neto de B de 0. A su vez gráficamente se puede ver que B tendría imagen especular con A.

Éso analizando sólo la fase gas, en donde A va desde el gas hasta la interfase, ahora en la fase liq ocurre al revés, tengo que Cai > Ca entonces A va de la interfase al liq y ésto genera que se genere un movim dif de C especular gráficamente a A y que a su vez es cancelado por el movimiento convectivo generado por la nueva fase A+C (ésto último no se ve gráficamente tampoco)

Sólo del gráfico puedo sacar Ca* y Pa* con Pa y Ca intersecándolos con CE, así cómo Pai y Cai, para estos debo primero hallar el PO que es la intersección entre Ca y Pa, luego saco la pendiente

-Kal/Kag = (Pa - PAi)/(Ca-Cai)

y la uno con la CE y de ahí leo los valores de PAi y Cai.

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Fuerza impulsora: diferencia de volatilidad de componentes

Agente de separación: calor

Modelo difusivo: CDE

Trabajamos con mezclas binarias

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Absorción: A pasa de fase gaseosa a fase líquida

Desorción: A pasa de fase líquida a fase gaseosa

Fuerza impulsora: diferencia de solubilidad

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Adapta las ecuaciones de flujo derivadas de la 1° ley de Fick al flujo turbulento

A ambos lados de la interfase hay películas muy delgadas

Dentro de las películas: flujo laminar, perfil lineal (CDE) o logarítmico (DPE)

Fuera de las películas: flujo turbulento, perfil horizontal, concentración constante

Interfase: sin resistencia a la transferencia

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Velocidad de transferencia de materia por unidad de área y de diferencia de

concentración

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Generada a partir de la experiencia de columna de pared mojada

Relaciona coeficiente de transferencia de masa y coeficiente de difusividad

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GIF de como varía la curva del gráfico y vs x a medida que aumenta la volatilidad relativa.

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Clase de Repaso Primer Parcial 2C 2024 Resuelto version final