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Ejercicio 17.1 MC Cabe
Ejercicio 17.1 MC Cabe
Ejercicio 17.1 MC Cabe
1 Mc Cabe
El dióxido de carbono CO2 se difunde a través de Nitrógeno N2 en un solo sentido a la
presión atmosférica y 0 °C. La fracción molar del CO2 en el punto A es 0.2; en el punto
B separado de 3m en la dirección de la difusión su fracción molar es 0.02. La
difusividad Dv es 0.144 cm2/s. La fase gaseosa en su conjunto es estacionaria, es decir,
el nitrógeno N2 se difunde con la misma velocidad que el dióxido de carbono CO2 en
sentido contrario.
a) ¿Cuál es el flux molar de CO2 en Kilogramos mol por pie cuadrado y por hora?
b) ¿Cuál es el flux neto de masa en kilogramos mol por pie cuadrado y por hora?
c) ¿ A qué velocidad en metros por segundo, debería moverse un observador desde
un punto hacia otro para que el flux neto de masa con relación a él fuese cero?
d) ¿A qué velocidad debería moverse para que, con respecto a él el nitrógeno N2
estuviese estacionario?
e) ¿Cuál será el flux molar del dióxido de carbono con relación al observador en la
condición del inciso d)?
CO2: A N2: B
P= 1 atm y 0 °C
Dv ρM
a) N A =J A = ( y Ai− y A )
BT
2
0.144 cm
∗1 m2
s
2
∗3600 s 2
10000 cm m
Dv = =0.0518
1h h
m2 Kgmol
0.0518 ∗0.0446
Dv ρM h m3
N A =J A =
BT
( y Ai− y A )= 3m
∗( 0.2−0.02 )
Kgmol 2
2
∗0.0929 m
mh Kgmol
N A =0.0001386 2
=1.287 x 10−5
1 ft 1 ft 2 h
(
N= 1.287 x 10−5
Kgmol
2
1 ft h ) (
( 44 )+ −1.287 x 10−5
Kgmol
2
1 ft h )
( 28 )=2.0592 x 10−4
Kgmol
1 ft 2 h
J A =C A ( u A −u0 ) J B =C B ( uB −u0 )
Sí N A =C A u A y N B =C B uB entonces:
En el punto A y A =0.2
Kgmol m
0.0001386 ∗1 h
NA NA 2
m h h −6 m
uA= = = =0.0155 =4.306 x 10
C A ρM A y A Kgmol 3600 s s
0.0446 3
∗( 0.2 )
m
Kgmol Kgmol
C A= ρM∗ y A=0.0446 3
∗0.2=0.00892
m m3
En el punto A y B =1−0.2=0.8
Kgmol m
−0.0001386 ∗1 h
NB NB 2
m h h m
u B= = = =−0.00388 =−1.07 78 .306 x 10−6
CB ρM y B Kgmol 3600 s s
0.0446 3
∗( 0.8 )
m
Kgmol Kgmol
C B= ρM ∗y B =0.0446 3
∗0.8=0.03568
m m3
N=N A + N B =J A∗P M A +J B∗P M B=C A ( u A −u0 )∗P M A + C B ( u B−u 0 )∗P M B =0
N=0.00892
Kgmol
m3 ( m
)
4.306 x 10−6 −u0 ( 44 ) +0.03568
s
Kgmol
m 3 ( m
−1.0778 x 10−6 −u0 ( 28 )=0
s )
−7 m
u0 =4.4071 x 10
s
d) u B=0
N=0.00892
Kgmol
m 3 ( m
s )
4.306 x 10−6 −u0 ( 44 ) +0.03568
Kgmol
m3
( 0−u0 ) ( 28 )=0
−6 m
u0 =1.2145 x 10
s
e¿
N A =C A ( u A −u0 )=0.00892
Kgmol
m 3 ( m m
4.306 x 10−6 −1.2145 x 10−6 =¿
s s )
−8 Kgmol
N A =2.77 x 10 2
m s