7/21/2019 Problemario de Transferencia de Masa

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Balance de Masa y Coeficiente de Transferencia de Masa

1. Deseamos eliminar, por absorción en agua SO2 presente de una corriente gaseosa con

aire. Supongamos que este proceso lo podemos simular como la difusión en estado

estacionario del SO2  a través de una película de agua de 2 cm de espesor. El área de

contacto entre el gas el líquido es de !"" cm2. #a fracción mol de SO2 en la fase gaseosa

es uniforme e igual a "."$% la temperatura es de 2" &'% la presión es ! atm. (n valor 

estimado del coeficiente de difusión del SO 2 en agua es 2)!"*$ cm2+s. Encontrar la tasa de

absorción de SO2.

2. (na mecla diluida de vapor de agua en el aire flue sobre una placa plan de $" cm de

longitud a 2$ &' ! atm. #a viscosidad de la mecla es de "."!- cp la difusividad del

vapor de agua el aire es de ".2/ cm2+s. 'alcule 0a1 el coeficiente de transferencia de masa al

final de la placa si la velocidad es ! m+s. 0b1 el coeficiente de transferencia de masa al final

de la placa si la velocidad es !" m+s.

3. (na corriente de agua desciende en forma de película por el interior de un tubo de !" cm

de diámetro ! m de longitud, en fluo laminar a una velocidad media de !" cm+s. El

espesor de la película es de "."2$ cm. (na corriente de 'O 2 puro asciende lentamente por 

el interior del tubo se absorbe en el agua a 2$ &' ! atm. En estas condiciones, la

solubilidad de 'O2  es 3.3/)!"*$  mol+cm3  su difusividad en agua es !.4/)!" .$  cm*2+s.

'alcula la concentración del 'O2 disuelto en el agua a la salida de la columna.

4. 'onsideremos la evaporación de amoníaco líquido 5acia una corriente de aire a 26 &' !

atm. En un e7perimento bao las mismas condiciones, se determinó que el coeficiente de

transferencia de calor es ".!"- cal+s cm2 8. #a mecla gaseosa que forman el aire

amoníaco es diluida.

5. En una torre empacada que opera a 3" &' 2 atm, se lleva a cabo un estudio de

absorción de 92S de una corriente de aire de agua. (n valor estimado del coeficiente detransferencia de masa individual del lado del gas es 4.3!)!" *2 cm+s. En un punto de la torre,

la fracción mol en la interfase del lado del líquido es 2)!"*$, la presión parcial del 92S en

el seno del gas es de "."$ atm. #a constante de 9enr del sistema es /"" atm+fracción mol.

'alcule 0a1 la tasa de absorción de 92S en agua%0b1 el coeficiente de transferencia de masa

individual k  g % 0c1 el coeficiente de individual de transferencia de masa del lado del líquido,

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k  L% 0d1 el coeficiente de transferencia de masa global del lado del líquido 8 #% 0e1 el

 porcentae de la resistencia a la transferencia de masa que se localia en la fase líquida.

6. En un recipiente de 2" #, inicialmente lleno de aire seco, se ponen !./ # de agua ésta

comiena a evaporarse. El recipiente se mantiene a 2$ &' el área superficial del agua

dentro de él es de !$" cm2. Después de 3 minutos el aire esta "."$: saturado de vapor de

agua ;'uál es el coeficiente de transferencia de masa< ;En cuánto tiempo se alcanara una

concentración del vapor de agua del 4": de su valor de saturación<

7. Se tiene un tubo empacado de esferas de ácido benoico de ".2 cm de diámetro% las

esferas tienen 23 cm2 de superficie por cada cm3 de lec5o. (na corriente de agua flue

dentro del tubo a una velocidad superficial de $ cm+s. =l final de !"" cm de lec5o el agua

esta /2: satura con ácido benoico. 'alcula el coeficiente de transferencia de masa

8. 'onsidere un lec5o empacado de esferas de naftaleno de ! in de diámetro. (na corriente

de aire pasa a través del lec5o a una velocidad de ft+s. Encuentre el coeficiente de

transferencia de masa para la sublimación de naftaleno, si la temperatura es /" &> su

coeficiente de difusión en aire es ".2! ft2+5

9. (na corriente de aire pasa a una velocidad de $" ft+s a través de un tubo cilíndrico de ! in

de diámetro interno 5ec5o de naftaleno. #a temperatura es de $" &> la presión de ! atm. =

esta temperatura, la presión de vapor del naftaleno es de "."2"4 mm9g su difusividad en

aire es de ".2 ft2+5. Determine a que longitud del tubo la concentración del naftaleno será de

3.6)!"*- lbmol+ft3.

10. (na corriente de aire flue a una velocidad de !.2 m+s, tiene una temperatura de 2$ &'

una 5umedad relativa de 3":. Esta corriente flue paralelamente a una superficie de agua

que está a !$ &' por un traecto de 2" cm. 'alcule la tasa de evaporación del agua.

11. Se tiene un tubo vertical de $ cm de diámetro interno !.2 m de largo, dentro del cual

desciende una película de agua de ".2 mm de espesor a una velocidad de ".!6 m+s. Dentro

del espacio libre en el interior del tubo asciende una corriente de aire con amoniaco. #a

fracción mol del amoníaco en la interfase del lado del líquido es ".". 'alcula la tasa de

absorción del amoníaco en el agua.

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12. Estime el tiempo necesario para evaporar completamente una gota de agua que tiene un

diámetro inicial de ".! cm que está suspendida en una cantidad infinita de aire a $ ?'.

@uedes suponer que la temperatura de la superficie de la gota es también de $?'. En estas

condiciones, la difusividad del agua en aire es de ".24)!"* m2+s

13. Estimar el tiempo que se requiere para reducir el diámetro de una esfera de naftaleno de

! a ".$ cm cuando la esfera se suspende en una cantidad finita de aire a !/$ ?> ! atm de

 presión. El naftaleno tiene un peso molecular de !2- g+mol, una densidad de 6!.! lbm+ft3 

una presión de vapor de $ mm9g a !/$ ?>.

14. (na palca delgada de sal sólida, Aa'l, que mide !$ por !$ cm, se va a arrastrar a través

de agua de mar 0por uno de los bordes1, con una velocidad de "./ m+s. El agua se mar, a

2$! 8, tiene una concentración de sal de "."3"4 g+cm 3% si estuviera saturada, el agua de mar 

tendría una concentración de 3$ g+cm3. #a viscosidad cinemática del agua de mar es

apro7imadamente !.!)!"*$ ft2+s. Estimar la rapide con la que la sal entra a la solución se

 pueden despreciarse los efectos de los bordes

15. (n líquido = se evapora a 2$ &' ! atm de presión dentro de un tubo de ".3 cm de

diámetro interior cuo e7tremo inferior se encuentra sellado. @or encima del e7tremo

abierto del tubo flue una mecla gaseosa =*B, donde la presión parcial de = es "."! atm.

(na ve que se 5a estabiliado el proceso, se determina que la raón de evaporación del

líquido = es 3.42)!"*$  mol+5. #a presión de vapor del líquido = la temperatura del

e7perimento es de ".!$ atm. Determine los coeficientes de transferencia de masa k, k  y , k  g 

suponiendo que la mecla gaseosa es diluida.