Question

5) En un intercambiador de calor se ha utilizado una lámina de aleación de hierro con estructura FCC de 1 mm de espesor, para contener una mezcla de gases con una concentración de nitrógeno de 10 g/cm3. En condiciones estacionarias se ha encontrado que, al otro lado de la lámina de hierro, la concentración de nitrógeno es de 0,2 g/cm3.

Calcule la velocidad de difusión del nitrógeno (flujo J) a través de la lámina si la temperatura de operación del intercambiador es de 1.200 °C.

Answer 1

DATOS :

  Espesor = 1 mm

   Concentración de Nitrógeno = 10g/cm³

  En el otro lado en condiciones estacionarias la concentración de nitrógeno =0.2 g/cm³

   Calcular:

  Velocidad de difusión del nitrógeno=J=?

    Temperatura de operación =T = 1200ºC

SOLUCION :

 Para resolver el ejercicio se aplica  la fórmula de flujo de difusión establecida en la ley de Fick, de la siguiente manera:

  J= (1/A)*dM/dt

   J= - D* dC/dx

   Conociendo que la difusión intersticial es Do= 0.23 cm²/seg en C  en hierro FCC.

   J = - 0.23 cm²/seg* (  10 g/cm³-0.2 g/cm³)/1

   J = -0.23 cm²/seg*9.8 g/cm³

    J = 2.254 g/cm*seg