Teoría Unidad 2 Capítulo 3

Teoría Unidad 2
Capítulo 3
¿Para qué se usa la analogía de Chilton-Colburn?
Es una correlación que se adecua a los datos experimentales (momentum, calor y masa) obtenidos para flujo sobre placas y tubos
¿Qué Grupos adimensionales aparecen en el estudio de la capa límite?
Reynolds=Re, Prandtl=Pr, Sherwood=Sh, Schmidt=Sc.
¿Cómo se define el coeficiente de transferencia de masa kc en placa plana?
Cuando el flujo es turbulento o la geometría del sistema es complicada, no es posible llegar al tipo de ecuaciones teóricas; Para se recurre a este coeficiente:
kc=0.664DABReLLSc1/3
Siendo el Schmidt Sc>1, ¿cuál capa es la interior, la hidrodinámica o la de transferencia de masa?
Schmidt relaciona las difusividades de momentum y de masa, si Sc 1 es necesario introducir un factor experimental de corrección, la capa interior sería la capa hidrodinámica análogo a lo visto en la capa limite térmica y su número de Prandt.
Describa dos tipos de problema que pueden ser resueltos con lo estudiado en este capítulo.
Problema 1: El cálculo de la transferencia de masa entre un material sólido y soluble "A" que se encuentra sobre una superficie plana y es bañado paralelamente por un líquido B a lo largo de toda la placa
Problema 2: Calculo de la velocidad de disolución de un líquido al entrar en contacto con una placa de calentamiento.

La teoría de la capa límite se desarrolla para flujo laminar, ¿cómo calcular la velocidad de transporte cuando el flujo es turbulento?
Cuando el flujo es turbulento o la geometría del sistema es complicada, no es posible llegar al tipo de ecuaciones teóricas; Para se recurre a este coeficiente:
kc=0.664DABReLLSc1/3
Si se forman grupos adimensionales:
Sh=kcLDAB=0.664ReL Sc1/3
¿Es importante la tensión superficial en el estudio de la capa límite? , ¿por qué?
Si, de ella parten los conceptos aplicativos para los modelos de capa límite, los modelos están diseñados para que la transferencia de masa y momentum se den entre la superficie sólida "X" y la porción de fluido que se adhiere a ella a través de su paso.


Capítulo 4
¿Qué postula el modelo de la película superficial de Whitman?
Considera la existencia de una película estática de espesor δ adyacente a la superficie que delimita el fluido. En dicha película, la transferencia de A se efectúa por difusión molecular únicamente. Afuera de la película el movimiento en el medio fluido homogeneiza la fase, en la cual la concentración es CAo . El espesor hipotético δ de la película es tal, que su resistencia equivale a la de las dos zonas mencionadas, es decir, la de difusión molecular y la del torbellino. Es, por consiguiente, mayor que el espesor de la subcapa laminar.
En qué casos los coeficientes de transferencia de masa son imprescindibles?
En condiciones experimentales, la más estudiada es la de difusión unicomponente, por técnicas de laboratorio para sistemas sólido-fluido, sistemas líquido-gas.
Explique qué son los coeficientes de masa "individuales"
De los Coeficientes volumétricos, para el área activa en el fenómeno, cuando se conoce la forma geométrica, no es posible separar los valores de los coeficientes de los del área interfasial, manejándose los productos k.a o F.a, donde a es el área interfasial por unidad de volumen (L2/L3).

Explique qué son los coeficientes de masa "particulares"
Se define mediante ecuaciones lineales; se llaman asi porque se usan en casos particulares en que el término convectivo es nulo. Estrictamente, esto se da en el caso de contradifusión equimolar, aunque, en forma aproximada, también con otras relaciones entre NA y NB , en sistemas MUY DILUIDOS. Se postulan las ecuaciones
Gases:
NAG=Kc(CAi-CAo)=Ky(YAi-YAo)=Kp(PAi-PAo)
Líquidos:
NAL=Kl(CAi-CAo)=Kx(XAi-XAo
¿En qué casos se requiere usar los coeficientes de transferencia "volumétricos"?
Cuando la obtención experimental de los coeficientes ya definidos, asi como su uso en el cálculo de la velocidad de transferencia NA, requiere el conocimiento del área activa en el fenómeno. Esta sólo es conocida cuando se trata de formas geométricas sencillas, como ocurre en aparatos de laboratorio.
La definición de los coeficientes individuales se hace con base en dos casos estudiados en la primera unidad, ¿cuáles son?

¿Qué diferencia hay entre Kya y FGa?
Kya es un coeficiente particular aplicable a sistemas equimolares o muy diluidos y FGa es un coeficiente de transferencia para una fase liquida.
¿Cuánto se requiere introducir en las ecuaciones el factor Øy= (YB)ln?
Cuando se rompe la linealidad de la ecuación de transferencia de masa a causa de un término convectivo que distorsiona el perfil de concentración.
Mencione dos ejemplos de longitud característica usados en las correlaciones de transferencia de masa.
a)
b)
Mencione un ejemplo en que se haya aplicado la analogía entre los fenómenos de transporte; esplique cómo se usó.
El modelo de Whitman con el modelo de un fluido sobre una placa en transferencia de masa. Se operaran bajo el supuesto de establecer una δ para poder realizar ecuaciones diferenciales que modelen el fenómeno.
¿Se puede calcular la velocidad de una reacción química empleando ecuaciones de transferencia de masa? ¿En qué Caso?
Si se puede, se puede checar el ejemplo 4.4 del Donde, se calcula el área especifica del reactor y se calcula FGa por medio de correlaciones y números adimensionales.
¿Qué postulan los dos modelos de renovación de superficie estudiados en este libro?
Se considera que la película superficial es dinámica: un mosaico de elementos móviles que se van renovando en forma tal, que en un instante dado, cada elemento presente en la película tiene un tiempo de permanencia en ella. Estos elementos absorben en régimen transitorio y sus velocidades instantáneas de absorción dependen del tiempo que han permanecido en la película superficial.
Modelo de Higbie
Modelo de Danckerts
¿De qué manera se puede determinar experimentalmente el coeficiente individual?
Se requiere el conocimiento del área activa en el fenómeno. Esta sólo es conocida cuando se trata de formas geométricas sencillas, como ocurre en aparatos de laboratorio.
¿En qué casos aparece el número de Weber en las correlaciones?
En caso de que el efecto de la tensión superficial sea importante.
¿Qué es el efecto Marangoni?
Cuando la transferencia de masa produce variaciones en la tensión superficial, lo que a la vez afecta el mecanismo de transferencia.
¿En cuáles casos la transferencia de masas se da en una sola fase?


¿En cuáles casos puede usarse el coeficiente global de transferencia de masa?
Cuando se trata de transferencia entre dos fases, los coeficientes que involucran la composición en ambas fases serán "globales"
Velocidad=(coeficiente global)x(potencial global)
En cuáles casos no se requiere conocer las composiciones interfasiales para calcular la velocidad de transferencia interfasial?
Cuando se conoce la forma de la línea de equilibrio; generalmente es cuando las soluciones son diluidas, en donde la línea es recta y solo es necesario usar las composiciones en los senos de las fases.
Cite un caso en el que se aplica el modelo de la doble resistencia de Lewis y Whitman
Este modelo considera que toda la resistencia y, por consiguiente, toda la caída de concentración, se da en la películas superficiales adyacentes a la interfase. En esta última, la resistencia es nula, es decir, el proceso se dan en el equilibrio ΔG=0. Para sistemas muy diluidos o con contradifusion equimolar (pág.85).
¿Cómo se procede para calcular la velocidad de transferencia interfasial cuando la línea de equilibrio no es recta?
Hay que suponer entonces, que las soluciones son concentradas y usar ecuaciones logarítmicas. (Media logarítmica)
Cuando se absorbe un gas poco soluble, ¿en cuál fase está el paso limitante? Explíquese.
Se encontrará en la fase liquida, debido a que "m" será muy grande se obtiene Kx kx, en este caso, V= Kxa(x*-x) kxa(x*-x), por lo tanto, prácticamente no hay gradiente de concentración en la fase gaseosa y se obtiene y yi
¿Qué puntos une la línea unión?
Las composiciones (x,y) y las composiciones interfasiales (xi,yi), una representa un punto llamado línea de operación y la otra línea de equilibrio.
Si en la fase líquida está el paso limitante, ¿puede postularse que y yi? Explíquese
No, eso aplicaría cuando el gas es poco soluble, "m" será muy grande se obtiene Kx kx, y el paso limitante este en la fase liquida, dado que y yi, xi y/m=x*, por lo tanto
V= kxa(xi-x) kxa(x*-x).
¿Cómo puede determinarse físicamente si existe o no un paso limitante?
Variando la temperatura o agregando agitación
¿Qué cálculos necesitan hacerse para determinar si existe o no un paso limitante?
Se ilustra en el ejemplo 4.7
¿En qué casos la línea de unión es recta?
Cuando la pendiente es –kx/ky que intersecta con la línea de equilibrio en el punto (xi,yi). Para soluciones diluidas (sistemas diluidos).
Mencione tres formas de determinar en forma práctica en cuál fase se encuentra el paso limitante en un proceso de transferencia de masa liquido-gas.
Considerar que la resistencia asociada a uno de los pasos controla la velocidad del proceso
El efecto de la temperatura sobre el coeficiente global
Agitando, cuando ello es posible, una u otra fase, o cambiando su composición y observando el efecto causado sobre el coeficiente global.