PROBLEMAS IQ II FENOMENOS DE TRANSPORTE 1. Se va a

PROBLEMAS IQ II FENOMENOS DE TRANSPORTE 1. Se va a

PROBLEMAS IQ II FENOMENOS DE TRANSPORTE
1. Se va a embarcar gas natural licuado (GNL), de la península de Kenai en Alaska hasta un punto
en Newport, Oregon, utilizando un transportador marítimo. La composición molar del GNL
comercial es:
Metano CH4
93.5% en mol
Etano C2H6
4.6%
Propano, C3H8
1.2%
Dióxido de Carbono CO2
0.7%
2. A partir de la ecuación de Fick para la difusión de A a través de una mezcla binaria gaseosa de A y B,
probar que:
a) NA + NB = cV;
b) nA + nB = ρV;
c) jA + jB = 0.
3. A partir de la ecuación de Fick para la difusión de A a través de una mezcla binaria A y B
NA=-cDAB∇yA + yA(NA + NB)
Deducir las siguientes relaciones, especificando las consideraciones que se hagan durante la
deducción:
a) nA= -DAB ∇ρA + wA(nA + nB)
b) JA=-DAB∇CA
4. Una mezcla gaseosa a una presión total de 1.5 x 10 5 Pa y 295 °K contiene 20 % H2, 40% O2 y 40%
H2O en volumen. Las velocidades absolutas de cada especie son -10 m/s , -2 m/s y 12 m/s,
respectivamente, todas ellas en la dirección del eje z
a) Determinar la velocidad promedio en masa v y la velocidad promedio molar, V, para la
mezcla.
b) Determinar los cuatro flujos; jo2,z, no2,z, Jo2,z, No2,z
5. Una celda de Arnold en estado estacionario se utiliza para determinar la difusividad de metanol
en aire a 298 ºK y 1.013 x105 Pa. Si los resultados concuerdan con el valor que se registra en el
apéndice J.1 y la celda tiene una sección transversal de 0.80 cm2 y una trayectoria de difusión de 16
cm, ¿Cuánto metanol debe suministrarse a la celda para mantener un nivel de líquido constante?
A 298 ºK la presión de vapor del metanol es de 1.7 x104 Pa y su peso especifico es de 0.7914.
Dato del apéndice J.1 D Metanol- Aire = 1.641 cm2 Pa /s
6. En el caso de la difusión a través de un medio no difusor, el flujo de masa del componente A se
describe por la ecuación 26.8.
a) ¿Cómo se modifica el flujo del componente A si se duplica la presión sobre el sistema?
b) Para que el componente A se transfiera debe existir un gradiente de presión parcial y puesto que
casi siempre la presión total para un sistema determinado permanece constante, también debe
existir un gradiente de presión parcial para el componente B puede considerarse un gas que no se
difunde (NB=0)?
7. La difusividad del etanol a través del aire se determinó en una celda de evaporación de Arnold
en estado estacionario. La celda, que tiene un área en su sección transversal
de 0.82 cm2, se hizo funcionar a 297 ºK y 1.013 x 105 Pa de presión. El largo de la trayectoria de
difusión fue de 15 cm.
a) Si se evaporaron 0.0445 cm3 de etanol en 10 hr de operación en estado estacionario, ¿cuál será el
valor de la difusividad del etanol en aire?
b) calcular la misma difusividad, utilizando la ecuación de Hirschfelder y compara los dos valores
del coeficiente de difusión.
Nota: Los problemas son del Cap. 24 y 26 del libro Welty, Wicks, Wilson. Fundamentos de
transferencia de momento, calor y masa. 2da. Edición . Editorial Limusa- Wiley