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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DEACAYUCAN
• CARRERA: INGENIERÍA QUÍMICA • MATERIA: MECANISMOS DE TRANSFERENCIA
• CLAVE: IQF-1013
• PROFESOR: ING. JUAN MANUEL HDEZ ESPÍNDOLA
• SEMESTRE: CUARTO
• GRUPO: 409 B
EQUIPO:
• FERNNDEZ RE!ES DORIAN ARLETTE• G"MEZ ZEFERINO JOSUE ADIEL• HERNNDEZ CASTILLO ANGEL JA#IER• LUIS PA#"N $ARLA DANIELA
• RODRÍGUEZ TORRES EUNICE
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3.4 ESTIMACIÓN DE LA VISCOSIDAD
3.4.1 MODELOS MATEMÁTICOS3.4.2 CALCULOS
TERCERA UNIDAD
Tran!"r"n#$a %" #an&$%a% %" M'($)$"n&'
2*+A,RIL+2-1
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VISCOSIDAD
La viscosidad es la constante deproporcionalidad que aparece en la ley
de Newton de la viscosidad,relacionando el esfuerzo cortante (odensidad de fluo de !o!entu!" conel #radiente de velocidad (o rapidez de
defor!aci$n"%
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'NIDADS
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3.4.1 MODELOS MATEMÁTICOS
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)ASSVISCOSIDAD DE GASES PUROS A BAJAPRESIÓN TEORÍA CINÉTICA DE CHAPMAN-ENSKOG.
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Se *asa en el !odelo de Lennard+ones para
la ener#-a potencial de interacci$n ( "ϕentre dos !ol.culas del !is!o #as/
•
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Donde ε (ener#-a caracter-stica, que se sueleusar dividida entre la constante de 0oltz!ann1" y σ (di2!etro de colisi$n" son par2!etrosespec-ficos del #as%
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Cuando no se tienen los valores de σ y ε31 , se
pueden esti!ar a partir de datos del punto cr-tico odel punto de e*ullici$n nor!al/
La inte#ral de colisi$n Ω4 se puede consultar
ta*ulada en funci$n de la te!peratura adi!ensional5 6, definida co!o/
o *ien
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VISCOSIDAD DE GASES PUROS A BAJAPRESIÓN MÉTODO DE STIEL Y THODOS
N es aqu- una funci$n de la te!peratura reducida/
ste !.todo fue ori#inal!ente desarrollado para7idrocar*uros puros, pero se puede e!plear paraotros #ases no 7idrocar*uros e8cepto el 7idr$#eno%
•
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VISCOSIDAD DE MEZCLAS DE GASES ABAJA PRESIÓN MÉTODO DE WILKE
ste !.todo se *asa en las fracciones !ol y delas viscosidades de los co!ponentes puros a la!is!a te!peratura% 9ara una !ezcla *inaria,este !.todo se e8presa co!o/
•
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9ara una !ezcla !ultico!ponentes se#eneraliza a/
:i es un par2!etro de interacci$n dado por/
Donde/
•
; fracciones !olares de las especies qu-!icas ; viscosidades de las especies qu-!icas;pesos !oleculares de las especies qu-!icas; nu!ero de especies qu-!icas
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VARIACIÓN DE LA VISCOSIDAD DE LOSGASES CON LA TEMPERATURA
9or cin.tica de #ases
Ley de la potencia
n;constante
Ley de Sut7erland S;constante
•
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PARA GASES NO POLARES A BAJASPRESIONES ECUACIÓN DE REICHENBERG
• 9ara co!puestos inor#2nicos /
• 9ara co!puestos or#2nicos!
•
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• 4/ Viscosidad (9a%s"• 5c/ 5e!peratura cr-tica (
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VISCOSIDAD D )ASS A AL5AS 9?SIONS
=@5ODO D 'BA?A A5SON
Para gases de moléculas complejas
Para gases diatómicos
Donde:
µc: Viscosidad crítica (Pa.s)
Tc: Temperatura crítica (K)
Pc: Presión crítica (atm)
Vc: Volumen crítico (cm3 mol)
!: !asa molar ("g"mol)
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LE'IDOS
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VISCOSIDAD DE LÍ"UIDOS PUROS E#TRAPOLACIÓNDE LEWIS-S"UIRES
Si s$lo se tiene un dato de viscosidad, es posi*le o*teneruna esti!aci$n de la viscosidad a otra te!peratura
e!pleando la ecuaci$n de Lewis+Squires, aunque loserrores pueden estar entre F a GFH o !ayores/
Donde las #iscosidades est$n en Pa%s & las temperaturas pueden estar
en ' o K &a *ue sólo se usa su di+erencia & µ, es el #alor conocido
de la #iscosidad a la temperatura T,
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VISCOSIDAD DE LÍ"UIDOS PUROS E$ECTO DE LAPRESIÓN
9ara presiones relativa!ente *aas, la presi$n tiene unefecto pequeo so*re la viscosidad% A presiones!oderadas o altas, la viscosidad de l-quido au!enta conla presi$n% n este caso se puede usar la ecuaci$n deLucas/
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Donde µ es la #iscosidad del lí*uido a alta presión & Psat es la
#iscosidad del lí*uido saturado a la misma temperatura. -Pr es
la di+erencia entre la presión reducida & la presión de #apor
reducida:
& los par$metros & D son +unciones de la temperatura reducida:
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C
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VISCOSIDAD DE MEZCLAS DE LÍ"UIDOS REGLAS DEMEZCLADO!
9ara una !ezcla l-quida de7idrocar*uros se puede
e!plear la re#la de !ezcladopropuesta por
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VISCOSIDAD DE LÍ"UIDOS ECUACIÓN DE CZERNY
• µ / Viscosidad del li*uido (entipoise)
• ! / Peso !olecular
• P / Presión ritica (atm)
• T / Temperatura ritica (K)
• PV / Presión de Vapor a la temperatura
del li*uido (mm0g)
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5O?A D LA VISCOSIDAD D
LOS LE'IDOS 9'?OS
• µ / Viscosidad (Poise)
• 1 / onstante de Planc" / 2.245,678 erg.s
• T 9 / Temperatura normal de e9ullición (K)
• T / Temperatura (K)
• : Volumen de un mol de li*uido
Donde/
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=9LO G%+ CJLC'LO D LA VISCOSIDAD
D 'N )AS A 0AA DNSIDAD%
Calcular la viscosidad del a G at! yK, M y <
SOL'CIPN/
Se utiliza la c% De CBA9=AN+
NS
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n la 5a*la 0+l se encuentra que las constantes de Lennard+onespara el COK valen 3 < ; GQ< y R ; M,QQ A!stron#%∈
l peso !olecular del COK es TT,G% Sustituyendo los factores constantes = y R en la c% se o*tiene/
%
n la que 4 U ; # c!+G se#+G y 5 U ;
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9?DICCIPN D LA VISCOSIDAD D 'NA
=WCLA D )ASS A 0AA DNSIDAD%
• Calcular la viscosidad de la si#uiente !ezclade #ases a G at! y KQM < a partir de los datos
proporcionados so*re las co!ponentes puras alas !is!as presi$n y te!peratura/
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SOL'CIPN
'sar las ecuaciones (en ese orden"% Los c2lculos pueden siste!atizarse
en for!a ta*ularX as-/
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As-, la ecuaci$n
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=9LO K%+S5I=ACIPN D LA
VISCOSIDAD D 'N LE'IDO 9'?Osti!ar la viscosidad del *enceno l-quido, CB, a K C%
SOL'CIPN/
Se utiliza la cuaci$n/
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Sustituyendo la cuaci$n/
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=9LO 9?O9'S5O/
• CJLC'LOS D VISCOSIDADS D )ASS A 0AADNSIDAD%
9redecir la viscosidad del o8-#eno y nitr$#eno a la
presi$n at!osf.rica y K C% 8presar los resultadosen cp%
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)?ACIAS
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