1 1.- Un gran volumen de gas B, a 2 atm, fluye sobre una superficie

Operaciones Básicas de Transferencia de Materia
Problemas Tema 3
1.- Un gran volumen de gas B, a 2 atm, fluye sobre una superficie desde la que
se vaporiza un componente puro A. El líquido A puro moja completamente la
superficie. Así , la pA en la superficie es la presión de vapor de A a 298 K, que
es igual a 0.2 atm. Se ha estimado que k´y= 6.78 * 10-5 mol-kg s-1 m-2 fracción
molar-1. Determinar NA, la velocidad de vaporización y el valor de ky y kG.
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2.- La pared interna de un tubo está impregnada con naftaleno. El diámetro
interior del tubo es de 20 mm y la longitud 1.1 m. Por el interior fluye aire a 318
k, con una presión media de 101.3 kPa a una velocidad de 0.8 m s-1.
Suponiendo que la presión absoluta permanece prácticamente constante,
calcular la concentración de naftaleno en el aire de salida.
Datos adicionales:
DAB=6.92*10-6 m2/s
Presión de vapor a utilizar, pAi= 74 Pa
= 1.932*10-5 Pa*s
=1.114 Kg/m3
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3.-Un gran volumen de agua pura a 26.1 ºC fluye paralelamente a una lámina
plana de ácido benzóico. L= 0.244 m en la dirección del flujo. La velocidad del
agua es 0.061 m s-1. La solubilidad del benzóico en agua es 0.02948 mol-kg
m-3. La difusividad del benzóico en agua es 1.245 *10-9 m2 s-1. Calcular el
coeficiente de transferencia de materia y el flujo NA.
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4.- Calcular el valor del coeficiente de transferencia de materia y el flujo de
masa desde una esfera de naftaleno hasta el aire a 45ºC y 1 atm abs. El aire
fluye a 0.305 m s-1. El diámetro de la esfera es 25.4 mm, DAB=6.92 *10-6 m2 s-1.
La presión de vapor del naftaleno es 0.555 mmHg a la temperatura
considerada.
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5.- A través de un lecho de esferas de ácido benzóico fluye agua pura a 26.1
ºC con un caudal de 5.514 *10-7 m3 s-1. Las esferas tienen un diámetro de 6.37
mm. La superficie total de las esferas en el lecho es 0.01198 m2. La fracción de
huecos es 0.436. El diámetro de la torre es 0.0667 m. La solubilidad del ácido
benzóico en agua es 2.948*10-2 mol-kg m-3.
a.- Predecir el kc. Compárese con el valor experimental de 4.665*10-6 m
-1
s .
b.- Usando el valor experimental de kc, predecir la concentración de
salida del ácido benzóico en el agua.
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6.- Calcular la máxima velocidad de absorción de oxígeno en un fermentador a
partir de burbujas de aire a 1 atm abs. Las burbujas tienen un diámetro de
100m y la temperatura es 37 ºC. Considérese que en el fermentador contiene
agua con una concentración de oxígeno disuelto igual a cero. La solubilidad del
oxígeno del aire en agua a 37 ºC es 2.26*10-7 mol-g cm-3. La difusividad del
oxígeno en agua a esta temperatura vale 3.25*10-9 m2 s-1.
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