2.8 CORRELACION DE LA PRESION DE VAPOR MEDIANTE LAS ECUACIONES DE CLAPEYRON Y ANTOINE

2.8.1. Conceptos demostrados

Utilización de ecuaciones de clapeyron y antoine para la correlación de la presión de vapor y la estimación del calor latente de vaporización a partir dela ecuación de clapeyron

2.8.2. Métodos numéricos utilizados

Regresiones lineales después de las transformaciones apropiadas a una expresión lineal

2.8.3. Planteamiento del problema

La ecuación de clapeyron generalmente se utiliza para correlacionar presión de vapor (pv) con la temperatura absoluta (T) en °C donde AHV es el calor latente de vaporización

log Pv=−∆ H v

RT+B

Otra correlación de la presión de vapor frecuente es la ecuación de antoine en la que se utilizan tres parámetros A, B y C donde con Pv , generalmente en mm de Hg y Ten °C.

log Pv=A+ BT +C

Un determinado producto químico se licua y se almacena en un cilindro de gases en un cobertizo de almacenamiento exterior. Los datos siguientes se obtuvieron mediante mediciones con una bomba calorimétrica en el laboratorio. En este calorímetro, se calentaba lentamente el líquido en un recipiente sellado mientras se iban registrando la temperatura y la presión de la tabla 2.8.

a) Determine el calor de vaporización y la constante B a partir de la ecuación de clapeyron.b) Suponga que las temperaturas anuales frías y calientes en el cobertizo exterior de

almacenaje son de 10 °F y 120 °F. Calcule las presiones de vapor esperada para estos valores temperaturas extremos.

c) Como respondería a apartado b) utilizando la correlación de antoine dada en la ecuación anterior

d) ¿Qué piensa de almacenar los cilindros en el exterior?

Tabla 2.8. datos de presión de vapor

T(°C) 17 18 19 21 25 27 28P(mm Hg) 13.6 22.21 35.54 85.98 413-23 832.62 1160.23

T P17 13.6

18 22.2119 35.5421 85.9825 413.2327 832.6228 1160.23*logpc=A+B/(TC+C)A=54 B=-15300 TC= C=273

2.9. Calculo del volumen de un gas mediante el uso de varias ecuaciones de estado

2.9.1. Conceptos demostrados

Cálculos del volumen de gases a partir de las ecuaciones de estado de los gases ideales de van der

Waals, Soave-Redlich-Kwong, Peng-Robinson y Beattie-Bridgenran.

2.9.2. Métodos numéricos utilizados

Resolución de ecuaciones algebraicas no lineales sencillas.

2.9.3. Planteamiento del problema

Se propone utilizar un tanque de acero para almacenar dióxido de carbono a 300 K. El tanque riene un volumen de 2.5 m3 y la presión máxirna puedé alcanzar, de forma segura! 100 atm. determine el numero de moles de co2

Gas ideal

PV=RT

donde

P = presión en atm

V = volurnen ntolar en Ug-mol

I = temperatura en K

,l? = constante de los gases (R = 0O8206 L.atm/g-mol. K

Ecuación de van der Waals

2.10 cálculo del punto de burbujeo para una mezcla binaria ideal

2.10.1. Conceptos demostrados

Calculo del punto de burbujeo en una mezcla binaria idela

2.10.2. métodos numéricos utilizados

Resolución de una ecuacion no lineal sencilla

2.10.3. Planteamiento del problema

a) Calcule le temperatura del punto de burbujeo y la composición del equilibrio asociado con una mezcla liquida del 10% en moles de n-pentano y de 90% en moles de n-hexano a 1 atm.

f(Tbp)=xA*PA+xB*PB-760xA=0.1PA=10^(6.85221-1064.63/(Tbp+232))PB=10^(6.87776-1171.53/(224.366+Tbp))xB=1-xAyA=xA*PA/760yB=xB*PB/760Tbp(min)=30Tbp(max)=69

POLYMATH Report 2.10 BUBBLE POINT CALCULATION FOR AN IDEAL BINARY MIXTURENonlinear Equation 27-may-2013

Calculated values of NLE variables

Variable

Value f(x) Initial Guess

1 Tbp 63.66452

2.075E-09

49.5 ( 30. < Tbp < 69. )

Variable

Value

1 xA 0.1

2 PA 1784.045

3 PB 646.2172

4 xB 0.9

5 yA 0.2347428

6 yB 0.7652572

Nonlinear equations

1 f(Tbp) = xA * PA + xB * PB - 760 = 0

Explicit equations 1 xA = 0.1

2 PA = 10 ^ (6.85221 - 1064.63 / (Tbp + 232))

3 PB = 10 ^ (6.87776 - 1171.53 / (224.366 + Tbp))

4 xB = 1 - xA

5 yA = xA * PA / 760

6 yB = xB * PB / 760

General Settings Total number of equations 7

Number of implicit equations 1

Number of explicit equations 6

Elapsed time 0.0000 sec

Solution method SAFENEWT

Max iterations 150

Tolerance F 0.0000001

Tolerance X 0.0000001

Tolerance min 0.0000001

2.15.3. Planteamiento del problema

Se utilizan una serie de tres tanques bien agitados para sedimentar partículas solidas (impurezas) de una disolución salina que esta siendo alimentada en un proceso . en operaciones normales en estado estacionario, la disolución salina ( con 20 % en masa de sal )entra y sale en cada tanque con una velocidad de flujo de 10 Kg/min. Los tres tanques contienen 1.000 Kg de solución salina cada uno, con un 20 % en masa de sal. En un momento determinado (t = 0) se abre una valvula adicional a través de la cual se introduce agua pura en el primer tanque 3

Suponiendo que las otras velocidades de flujo permanecen constantes y que el contenido de los tanques esta bien agitado,calcule y represente gráficamente la cantidad y el porcentaje en masa de sal que hay en los tres tanqes durante la primera hora después de la apertura dela valvula de aguapura

Cual seria el porcentaje en masade la sal en la corrientede salida de cada uno de los tres tanques después de esa primera hora ¿

Determine las temperaturas en estado estacionario en los tres tanques ¿ que intervalo de tiempo se requerirá para que el tanque T 3 alcance el 99 %de este valor de estado estacionario durante el inicio del proceso ?

Depsues de la operación en estado estacionario , se para la alimentación de aceite durante tres horas ¿ cuales sonlas temperaturas mas altas que alcanza el aceite en cada uno de los tanques durante este periodo ?

Al cabo de las tres horas se festablece la alimetacion del aceite ¿ cuanto tiempo tardara en alcanzar el 101 %del valor de estado estacionario para t3 ?.¿seran en el presente caso , todas las temperaturas de estado estacinario iguales que al principio como en el apartado a ?