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InterfMassTransf_3b - TRANSFERENCIA DE MASA A TRAVES DE...

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Unformatted text preview: TRANSFERENCIA DE MASA A TRAVES DE INTERFACES. III CI71Q - HIDRODINAMICA AMBIENTAL Prof. Aldo Tamburrino T. Modelos conceptuales para el proceso de transferencia de masa a través de la interfaz gas-líquido Los modelos conceptuales se basan en los principios físicos que gobiernan la transferencia de masa a través de la interfaz. De este modo, estos modelos pueden agruparse en los basados en la “teoría de la película” (film theory), modelos de renovación de la superficie, modelos basados en la teoría cinética, modelos basados en las escalas del flujo, modelos de difusión turbulenta, etc. El primer modelo de transferencia de masa a través de una interfaz, y el más simple de todos corresponde al de la teoría de la película, propuesto por Nerst en 1904. Este modelo supone que muy cerca de la interfaz existe una película estacionaria y que el proceso de transferencia es sólo debido a un proceso Fickiano de difusión molecular. Como la difusión molecular es un proceso mucho más lento que la difusión turbulenta, la resistencia a la transferencia de masa se localiza principalmente en la película. La suposición de flujo laminar uniforme en la región de la película, puede considerarse un gradiente lineal de concentración. Llamando l f al espesor de la película, podemos escribir: f l C D z C D F ∆ ≈ ∂ ∂- = (1) Habíamos visto que el flujo puede expresarse en términos de un coeficiente (o velocidad) de transferencia k L : C k F L ∆ = (2) de donde resulta que k L está dado por- 1 - f L l D k = (3) Es fácil ver que en este modelo, la hidrodinámica del flujo está caracterizada por el espesor de la película, l f , parámetro que no se conoce. Notar que el enfoque de Nerst equivale a uno de capa límite (propuesto por Prandtl en 1904), correspondiendo el espesor de la película al espesor de la capa límite de concentración, δ C . Como k L es más fácil de cuantificar experimentalmente que l f , la Ec. 3 se usa para tener una idea del orden de magnitud del espesor de δ C . Posteriormente, en 1924, Lewis y Whitman generalizaron (y popularizaron) la idea de Nerst, proponiendo la “teoría de las dos películas” (two film theory). En este caso se supone que se desarrollan dos capas límites de concentración, una a cada lado de la interfaz, de espesor en la fase gaseosa y δ CL en la fase líquida. Al igual que Nerst, consideran que estos espesores no varían en el tiempo ni en el espacio. Al aplicar este modelo a flujos turbulentos, se considera que a ambos lados de la interfaz, fuera de la capa...
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