Enunciados, 10 MB - IqTMA-UVa - Universidad de Valladolid
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2005-Jun-No:10a [Solución] [Tema 6] [Índice] El esquema que se presenta al margen representa un modelo que intenta reproducir el proceso de extracción de un compuesto soluble A presente en el interior de una estructura sólida inerte mediante el uso de un disolvente B. El compuesto A se supone ubicado en el fondo de un poro en el sólido inerte, debiendo disolverse y difundir hasta el exterior del mismo para incorporarse a la corriente externa de disolvente B. ESTRUCTURA INERTE D A B B a) Indique como calcularía la velocidad de extracción de A (mol-A/s) en cada poro de la estructura, considerando el proceso como isotérmico. Nota: puede hacer uso de las ecuaciones presentadas en el Apéndice. (5 Puntos) L Nota: El problema continúa en 2005-Jun-No:10b (Tema 8) Fenómenos de Transporte Depto. Ingeniería Química. Universidad de Valladolid
APÉNDICE ECUACIONES DE VARIACIÓN MULTICOMPONENTES En función de las densidades de flujo Coordenadas rectangulares: A Az Ay Ax A R z N y N x N t c = ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ Coordenadas cilíndricas: ( ) A Az A Ar A R z N N r rN r r t c = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ θ θ 1 1 Coordenadas esféricas: ( ) ( ) A A A Ar A R N sen r sen N sen r N r r r t c = ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ φ θ θ θ θ φ θ 1 1 1 2 2 La ecuación de continuidad de A para ρ y D AB constantes. Coordenadas rectangulares: A A A A AB A z A y A x A R z c y c x c D z c v y c v x c v t c + ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ = ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ 2 2 2 2 2 2 Coordenadas cilíndricas: A A A A AB A z A A r A R z c c r r c r r r D z c v c r v r c v t c + ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ + ∂ ∂ + ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ ∂ ∂ == ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ 2 2 2 2 2 1 1 1 θ θ θ Coordenadas esféricas: A A A A AB A A A r A R c sen r c sen sen r r c r r r D c sen r v c r v r c v t c + ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ + ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ ∂ ∂ + ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ ∂ ∂ = ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 φ θ θ θ θ θ φ θ θ φ θ Fenómenos de Transporte Depto. Ingeniería Química. Universidad de Valladolid
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APÉNDICE<br />
ECUACIONES DE VARIACIÓN MULTICOMPONENTES<br />
En función <strong>de</strong> las <strong>de</strong>nsida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> flujo<br />
Coor<strong>de</strong>nadas rectangulares:<br />
A<br />
Az<br />
Ay<br />
Ax<br />
A<br />
R<br />
z<br />
N<br />
y<br />
N<br />
x<br />
N<br />
t<br />
c<br />
=<br />
⎟<br />
⎟<br />
⎠<br />
⎞<br />
⎜<br />
⎜<br />
⎝<br />
⎛<br />
∂<br />
∂<br />
+<br />
∂<br />
∂<br />
+<br />
∂<br />
∂<br />
+<br />
∂<br />
∂<br />
Coor<strong>de</strong>nadas cilíndricas:<br />
( ) A<br />
Az<br />
A<br />
Ar<br />
A<br />
R<br />
z<br />
N<br />
N<br />
r<br />
rN<br />
r<br />
r<br />
t<br />
c<br />
=<br />
⎟<br />
⎠<br />
⎞<br />
⎜<br />
⎝<br />
⎛<br />
∂<br />
∂<br />
+<br />
∂<br />
∂<br />
+<br />
∂<br />
∂<br />
+<br />
∂<br />
∂<br />
θ<br />
θ<br />
1<br />
1<br />
Coor<strong>de</strong>nadas esféricas:<br />
( ) ( ) A<br />
A<br />
A<br />
Ar<br />
A<br />
R<br />
N<br />
sen<br />
r<br />
sen<br />
N<br />
sen<br />
r<br />
N<br />
r<br />
r<br />
r<br />
t<br />
c<br />
=<br />
⎟<br />
⎟<br />
⎠<br />
⎞<br />
⎜<br />
⎜<br />
⎝<br />
⎛<br />
∂<br />
∂<br />
+<br />
∂<br />
∂<br />
+<br />
∂<br />
∂<br />
+<br />
∂<br />
∂<br />
φ<br />
θ<br />
θ<br />
θ<br />
θ<br />
φ<br />
θ<br />
1<br />
1<br />
1 2<br />
2<br />
La ecuación <strong>de</strong> continuidad <strong>de</strong> A para ρ y D AB constantes.<br />
Coor<strong>de</strong>nadas rectangulares:<br />
A<br />
A<br />
A<br />
A<br />
AB<br />
A<br />
z<br />
A<br />
y<br />
A<br />
x<br />
A<br />
R<br />
z<br />
c<br />
y<br />
c<br />
x<br />
c<br />
D<br />
z<br />
c<br />
v<br />
y<br />
c<br />
v<br />
x<br />
c<br />
v<br />
t<br />
c<br />
+<br />
⎟<br />
⎟<br />
⎠<br />
⎞<br />
⎜<br />
⎜<br />
⎝<br />
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∂<br />
∂<br />
+<br />
∂<br />
∂<br />
+<br />
∂<br />
∂<br />
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⎟<br />
⎟<br />
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⎜<br />
⎝<br />
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+<br />
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∂<br />
+<br />
∂<br />
∂<br />
+<br />
∂<br />
∂<br />
2<br />
2<br />
2<br />
2<br />
2<br />
2<br />
Coor<strong>de</strong>nadas cilíndricas:<br />
A<br />
A<br />
A<br />
A<br />
AB<br />
A<br />
z<br />
A<br />
A<br />
r<br />
A<br />
R<br />
z<br />
c<br />
c<br />
r<br />
r<br />
c<br />
r<br />
r<br />
r<br />
D<br />
z<br />
c<br />
v<br />
c<br />
r<br />
v<br />
r<br />
c<br />
v<br />
t<br />
c<br />
+<br />
⎟<br />
⎟<br />
⎠<br />
⎞<br />
⎜<br />
⎜<br />
⎝<br />
⎛<br />
∂<br />
∂<br />
+<br />
∂<br />
∂<br />
+<br />
⎟<br />
⎠<br />
⎞<br />
⎜<br />
⎝<br />
⎛<br />
∂<br />
∂<br />
∂<br />
∂<br />
==<br />
⎟<br />
⎠<br />
⎞<br />
⎜<br />
⎝<br />
⎛<br />
∂<br />
∂<br />
+<br />
∂<br />
∂<br />
+<br />
∂<br />
∂<br />
+<br />
∂<br />
∂<br />
2<br />
2<br />
2<br />
2<br />
2<br />
1<br />
1<br />
1<br />
θ<br />
θ<br />
θ<br />
Coor<strong>de</strong>nadas esféricas:<br />
A<br />
A<br />
A<br />
A<br />
AB<br />
A<br />
A<br />
A<br />
r<br />
A<br />
R<br />
c<br />
sen<br />
r<br />
c<br />
sen<br />
sen<br />
r<br />
r<br />
c<br />
r<br />
r<br />
r<br />
D<br />
c<br />
sen<br />
r<br />
v<br />
c<br />
r<br />
v<br />
r<br />
c<br />
v<br />
t<br />
c<br />
+<br />
⎟<br />
⎟<br />
⎠<br />
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⎜<br />
⎜<br />
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∂<br />
+<br />
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⎠<br />
⎞<br />
⎜<br />
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∂<br />
∂<br />
∂<br />
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+<br />
⎟<br />
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⎟<br />
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+<br />
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+<br />
∂<br />
∂<br />
2<br />
2<br />
2<br />
2<br />
2<br />
2<br />
2<br />
1<br />
1<br />
1<br />
1<br />
1<br />
φ<br />
θ<br />
θ<br />
θ<br />
θ<br />
θ<br />
φ<br />
θ<br />
θ<br />
φ<br />
θ<br />
Fenómenos <strong>de</strong> Transporte<br />
Depto. Ingeniería Química. <strong>Universidad</strong> <strong>de</strong> <strong>Valladolid</strong>