Transferencia de masa laboratorio. Práctica: Celda de Arnold

TRANSFERENCIA DE MASA LABORATORIO

PRÁCTICA 1:     CELDA DE ARNOLD

Primera parte: Determinación del coeficiente de transferencia de masa DAB por medio de una celda de Arnold y el modelo A en B en reposo.

El análisis de datos a cada corrida se hará mediante el cálculo del coeficiente DAB promedio y su desviación estándar.  Para esto se dejará evaporar una sustancia en condiciones de T y P constantes y evitando toda corriente de aire.  Se realizarán dos corridas, la primera utilizando 4 tubos pequeños, y la segunda con 40 mini tubos de análisis, registrando en cada caso de 10 a 15 lecturas.

En la primera corrida, llenar los 4 tubos con la sustancia asignada hasta 2/3 partes de su altura, buscando que la distancia sobre el nivel del líquido sea lo más constante posible.  Para los cálculos, se deberá suponer estado pseudoestacionario con una altura z constante, obtenida del promedio de los 4 tubos.  Se tara la balanza a cero antes de empezar, y se dejan los tubos sobre la balanza para registrar el tiempo que tarda en evaporar y difundirse una centésima de gramo   (0.01 g).

Para la segunda corrida se llenan los 40 mini tubos con la sustancia asignada hasta 2/3 partes de su altura, buscando también que la distancia sobre el nivel del líquido sea lo más constante posible.  La altura z constante se obtiene del promedio de 6 muestras (como mínimo) tomadas al azar, 3 antes de empezar y otras 3 al terminar la corrida.  Se vuelve a tarar la balanza a cero antes de empezar y se deja la gradilla con los 40 mini tubos para registrar el tiempo que tarda en evaporar y difundirse una centésima de gramo (0.01 g)

En cada corrida se calculará el flujo molar NA para cada medición:

        𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑒𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑎𝑑𝑎𝑠        (∆𝑚)

𝑁𝐴 =                             (𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑣𝑒𝑟𝑠𝑎𝑙)(𝑖𝑛𝑐𝑟𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜𝑠 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜) = 𝐴𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙(∆𝑡) [pic 1]

Despejando el coeficiente DAB en cada medición suponiendo el modelo A que se difunde en B en reposo.  De este análisis obtener el DAB  promedio y su desviación estándar para ambas corridas y comparar contra el valor de literatura corregido por temperatura y presión (Hines, 2006, pág. 23) y calcular el error relativo porcentual.  

Segunda parte: Determinación del coeficiente de transferencia de masa DAB por medio de tubos de Stefan y el modelo de A en B en reposo utilizando el método de Winkelmann

Para esta parte se deberá utilizar el método de Winkelmann (Betancourt, 1998)para analizar los datos siguiendo el planteamiento presentado.

Para esta parte se llenaron 5 pipetas de diferentes sustancias cada una, hasta la marca de 0 ml.  Se dejaron en reposo por 15 días y cada día se registró el volumen que se evaporó de cada sustancia.  Se deberá realizar el método de análisis de datos de Winkelmann de acuerdo a la referencia (1) aplicando regresión lineal para obtener el valor del coeficiente DAB de la pendiente de la recta obtenida para cada sustancia.  Considerar en los cálculos las condiciones promedio de temperatura y presión en Guadalajara en los días del experimento para lo cual se puede utilizar la referencia (2) o alguna otra similar. Analizar los resultados obtenidos para el coeficiente DAB de cada sustancia comparando contra los valores en literatura incluyendo en el análisis la interpretación del coeficiente de regresión lineal ( r2 ) y por qué se espera un error menor utilizando el método de Winkelmann.

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