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    Ejercicio 17.1 MC Cabe

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    adderlyn torres
    Este documento describe la difusión del dióxido de carbono (CO2) a través del nitrógeno (N2) a presión atmosférica y 0°C. Se proporcionan detalles como las fracciones molares de CO2 en dos puntos y la difusividad. Se plantean cinco preguntas relacionadas con el cálculo del flujo molar y neto de masa de CO2, así como la velocidad a la que debería moverse un observador para que el flujo neto o el movimiento de N2 sean cero con respect

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    Este documento describe la difusión del dióxido de carbono (CO2) a través del nitrógeno (N2) a presión atmosférica y 0°C. Se proporcionan detalles como las fracciones molares de CO2 en dos puntos y la difusividad. Se plantean cinco preguntas relacionadas con el cálculo del flujo molar y neto de masa de CO2, así como la velocidad a la que debería moverse un observador para que el flujo neto o el movimiento de N2 sean cero con respect

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    Ejercicio 17.1 Mc Cabe

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    Ejercicio 17.1 MC Cabe

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    Este documento describe la difusión del dióxido de carbono (CO2) a través del nitrógeno (N2) a presión atmosférica y 0°C. Se proporcionan detalles como las fracciones molares de CO2 en dos puntos y la difusividad. Se plantean cinco preguntas relacionadas con el cálculo del flujo molar y neto de masa de CO2, así como la velocidad a la que debería moverse un observador para que el flujo neto o el movimiento de N2 sean cero con respect

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    Ejercicio 17.

    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

    n P 1 atm mol Kgmol


    ρ M= = = =0.0446 ≈ 0.0446
    V RT atm∗L L m
    3
    0.0821 ∗273015 K
    mol K
    Difusión Equimolar

    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

    b) El flux de CO2 es igual al de N2 pero con signo contrario


    Flujo neto másico

    N=N A + N B =J A∗P M A +J B∗P M B ; J A =C A ( u A −u0 ) J B =C B ( uB −u0 )

    C A= ρM∗ y A C B=ρ M∗y B ρ M es constante

    (
    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

    c) Velocidad promedio con N=0

    N=N A + N B =J A∗P M A +J B∗P M B=0 donde;

    J A =C A ( u A −u0 ) J B =C B ( uB −u0 )

    C A= ρM∗ y A C B=ρ M∗y B ρ M es constante

    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

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