He diffusion

He gas293 K

Pyrex

Air

Ingenieria de Alimentos II

PROBLEMAS DE INGENIERIA DE ALIMENTOS II

1.-Se almacena gas helio a 293K en un recipiente esférico de 3m de radio exterior hecho de pyrex de 5 cm de espesor.La concentración molar del helio en el pyrex es de 0.00073Kmol/m3,en la superficie interior,y despreciable,en la exterior.Determine el gasto de masa de helio por difusión a través del recipiente de Pyrex.

2.-La solubilidad del gas de hidrogeno en acero,en términos de su fracción de masa,se expresa como WH2=2.09x10-4 exp(-3950/T)PH2

0.5 donde PH2,es la presión parcial del hidrogeno,en bars, y la T es la temperatura en K.Si se transporta gas natural en un tubo de acero de 1 cm de espesor y 3m de diámetro interno,a una presión de 500Kpa,y la presión parcial del hidrogeno en el gas naturales de 8%,determine la razón mas alta de a perdida de hidrogeno a través de una sección de 100m de largo del tubo,en condiciones estacionarias ,a una temperatura de 293K,si el tubo esta expuesto al aire .Tome la difusividad del hidrogeno en el acero como 2.09x10-13 m/s.

3.-Se Almacena gas helio a 293K y 500KPa en un tanque esférico de 1 cm de espesor y 3m de radio interior hecho de sílice(SO3)fundida.La zona en donde esta ubicado el recipiente esta bien ventilada.Determine a)El gasto de helio por difusión a través del tanque y b)La caída de presión en el tanque en una semana,como resultado de la perdida de gas helio.

4.- Un cilindro de aluminio de 45 cm de radio contiene en su fondo 194.67 kg de un material húmedo con densidad de 1020 Kg/m3, el material al contacto con el aire a 30 °C se origina una evaporación del agua a una velocidad de 0.00426 Kg/hr, en el fondo del cilindro el vapor del agua tiene una presión de 31.5 mm Hg y en extremo del cilindro abierto el agua alcanza una concentración de 0.0217 Kg/m3, si la difusividad del agua en aire a 10 °C es 2.52x10-4 m2/s determinar; a) La altura del cilindro (m) b)El tiempo(hr) en que el material húmedo disminuye su humedad de 80% hasta 50%.

5-Una corriente de CO2 gaseoso se difunde a través de un tubo de 200 mm de longitud con un diámetro de 0.01 m que contiene N2 a 25 °C. La presión total es 101.32 Kpa, la presión del CO2 en un extremo es 456 mm Hg y 76 mm Hg en el otro. La Difusividad es 1.67x10-5 m2/s. Calcular JAB.6.- Una corriente de CO2 gaseoso se difunde a través de un tubo de 250 mm de longitud con un diámetro de 0.015 m que contiene N2 a 28 °C. La presión total es 101.32 Kpa, la presión del CO2 en un extremo es 460 mm Hg y 76 mm Hg en el otro. La Difusividad a 5°C es 1.26x10-5 m2/s. Calcular a) JA y JB. b) El flujo másico del CO2, c) La presión del CO2 a una longitud de 125 mm

Ing.Robert W. Ocrospoma Dueñas

Ingenieria de Alimentos II

7.- Se difunde gas butanol C4OH10 (A) en aire(B) a través de las paredes de un recipiente esférico que tiene un radio interno de 72 cm y un radio externo de 0.725 m, la difusión es a 25 °C, la concentración de butanol dentro del recipiente es 0.07153 Kg mol/m3. Calcular el flujo de difusión del butanol, JA.8.- Hidrógeno gaseoso se almacena en un contenedor rectangular que tiene paredes de acero de 10 mm de espesor. La concentración molar de hidrógeno en la superficie interna de la pared de acero es de 1 kg mol/m3, siendo insignificante en la superficie externa. El coeficiente de difusión binaria(hidrógeno_acero) es 0.26x10-12 m²/seg. ¿Cuál es la densidad de flujo molar(JA) difusivo de hidrógeno a través del acero, en kg mol/m²_seg.?9.- Se tiene una esfera de naftalina que tiene un diámetro de 12 mm y se difunde en el aire a 5.92x10 -9 Kg mol/s, la presión superficial del naftaleno es de 350 mm de Hg, si la difusividad a 10 °C es de 4.796x10 -6 m2/s. Calcular a que temperatura debe estar el aire para que la naftalina se difunda a la velocidad dada.10.- Una gota de tolueno líquido se mantiene de alguna forma suspendida en el aire a 25,9°C, su radio inicial es 2,0 mm, la presión de vapor del Tolueno es PA1=3,84Kpa y la densidad del Tolueno líquido es 866 Kg/m3. Estimar los tiempos en (Seg) que tardaría la gota de tolueno en evaporarse completamente.11.- Se tiene una esfera de naftaleno con radio de 10 mm que esta expuesta a un gran volumen de aire en reposo a 52,6°C y 1 atm de presión. La presión de vapor de naftaleno a esta temperatura es 1,0 mmHg, la difusividad del naftaleno en aire a 0°C es 5,16x10–6 m2/s., determinar la velocidad de evaporación del Naftaleno en Kg mol/s.m2, previa corrección de la difusividad con respecto con respecto a las temperaturas según la ecuación de Fuller.12.- En un proceso de secado de un alimento húmedo que esta contenido en una bandeja que mide 20 cm x 45 cm, su contenido de agua se evapora a 35 °C a una velocidad de 0.043 Kg/hr, la D AB es 0.26x10-04 m2/s y se sabe que en la superficie alimentaria la concentración del agua que se difunde es de 0.025 Kg/m3 y en el otro limite la presión parcial del vapor de agua disminuye en un 50% con respecto al de la superficie. Con estos datos, con una hoja de calculo determine la distancia entre la superficie del alimento húmedo y de la capa limite de transferencia.13.- Se difunde 0.5 litros de gas metano CH4 (A) a través de N2 el cual es estacionario y no se difunde por ser insoluble en uno de sus límites. La presión total es de 1.01325x105 Pa y la temperatura es 300 ºk y esta contenida en un recipiente de 0.5 m de radio. La concentración del gas A en un punto es 5.344x10 -3 Kg-mol/m3, en el punto 2 es 2.672 x 10-3 g-mol/Lt. Con una Hoja de calculo, determine NA con la distancia de difusión en intervalos de ¼ hora hasta que el tiempo trascurra 2 horas? 14.- Se difunde alcohol (etanol, C2H5OH) contenido en un tanque de forma cilíndrica 0.5 m de radio y 2 m de altura a 32 °C a presión normal. El alcohol se difunde en el aire y este no, dentro del cilindro alcanza una altura de 1.2 m y en este punto la presión es de 0.75 atm y en el otro extremo al borde del cilindro la presión es 0.085 atm. La densidad del alcohol es 787 Kg/m3 Calcular el flujo del etanol, NA en Kg mol/s m2 y el volumen del etanol evaporado en las primeras 8 horas.15.- Un cilindro de aluminio de 45 cm de radio contiene en su fondo 194.67 kg de un material húmedo con densidad de 1020 Kg/m3, el material al contacto con el aire a 30 °C se origina una evaporación del agua a una velocidad de 0.00426 Kg/hr, en el fondo del cilindro el vapor del agua tiene una presión de 31.5 mm Hg y en extremo del cilindro abierto el agua alcanza una concentración de 0.0217 Kg/m3, si la difusividad del agua en aire a 10 °C es 2.52x10-4 m2/s determinar; La altura del cilindro (m) El tiempo(hr) en que el material húmedo disminuye su humedad de 80% hasta 50%.

Ing.Robert W. Ocrospoma Dueñas