Diagrama p-h ciclopentano

DIAGRAMA PH CICLOPENTANO | 22 de mayo
2012
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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA Pineda Luis Edgar García Figueroa Arturo | Termodinámica Química 1426 |

DIAGRAMA PH CICLOPENTANO
Planteamiento del problemaConstrucción de un diagrama PH del ciclopentano
Introducción
Muchos de los procesos industriales de importancia dependen del correcto manejo de las sustancias a presiones altas y de cómo se comportan tales en dichas circunstancias. Estos procesos dependen de las propiedades TPV, y como tal, los modelos que auxilien en el manejo de estas propiedades para beneficios son muy socorridos en laindustria. Con tal necesidad se han desarrollado modelos que predicen y modelan el comportamiento con cierta exactitud, uno de los más famosos de estos modelos es la ecuación de J.D. Van der Waals y las correspondientes de estado.

Fig. 1 Ecuación de Peng-Robinson
En este trabajo, usando un ecuación de Van der Waals modificada, la ecuación de Peng-Robinson (fig.1) pretendemos generar un nomograma(diagrama PH) del ciclopentano a partir únicamente de sus propiedades.
Propiedades críticas | Propiedades del Gas Ideal |
Tc[K]= | 511.6 | href= Δhform @ 25°C, 1 bar= | -77.1 | kJ/mol | |
Pc[bar]= | 45.08 | gref= Δgform @ 25°C, 1 bar= | 38.92 | kJ/mol | |
Vc [ml/mol] | 260 | sref= Δsform @ 25°C, 1 bar= | -114.27 | J/mol*K | |
Zc= | 0.276 | Cp/R = a+bT+cT2+dT3+eT4 | (T en K) | | |
| |a= | 5.019 | | | |
Propiedades moleculares | b= | -1.97E-02 | | Tmin(K)= | 50 |
ω= | 1.96 | c= | 1.79E-04 | | Tmax(K)= | 1000 |
PM[g/mol]= | 70.134 | d= | -2.17E-07 | | Tref(K)= | 298.15 |
Teb[K]= | 322.38 | e= | 8.22E-11 | | Pref(bar)= | 1 |
Tfp [K]= | 179.28 | | | | | |
Tabla.1 Propiedades del ciclopentano.

Desarrollo
Usando el modelo la ecuación de Peng-Robinsoncalculamos las siguientes líneas:
1. Envolvente de fases
A partir del modelo, bajo el concepto de las propiedades residuales, calculamos las propiedades reales del compuesto, presión, fugacidad, entropía (s) y entalpía (h). Con un volumen estimado inicial, usamos la función Solver® de Excel para calcular los volúmenes molares del líquido y vapor con la condición de que las presiones y lasfugacidades fueran iguales, de tal manera que estuviéramos en la condición de equilibrio (fugacidades iguales)
(Ver cálculos en el anexo)
2. Isotermas
Para generar una línea con T igual, bajo el programa de la línea de fugacidades iguales, tomamos los factores que afectaban solo a la entalpía y se programó para realizar cálculos desde 470K hasta 570K pasando por el punto crítico, dando incrementosde V, calculando los factores dependientes de la T.
α=1 |
a= 18352253.9 |
da/dT=-100033.199 |
T(K)= 511.6 |
| | IDEAL | CORRECCION | REAL |
ν (cm3/mol) | P (bar) | h(kJ/mol) | L | Δhres(kJ/mol) | h(kJ/mol) |
80 | 5013.67699 | -51.5838062 | 0.5819754 | -19.2671309 | -70.8509371 |
84 | 2704.87091 | -51.5838062 | 0.56000676 | -34.5748316 | -86.1586378 |
88.2 | 1679.18572 |-51.5838062 | 0.53897106 | -40.4928952 | -92.0767014 |
Tabla.2 Calculo de una línea isoterma
3. Isocoras
Partiendo de la base, la línea envolvente, tomamos un punto calculado en esta, se toma el V,P,T de tal punto y se genera a partir de incrementos definidos de T las presiones y entalpías correspondientes.
Vc | Vapor | Líquido |
Presión | Entalpía | 359.6111708 | 235.2659947 |
45.10629 |-76.0350731 | Presión | Entalpía | Presión | Entalpía |
46.4838715 | -75.7960565 | 43.9225579 | -71.144535 | 43.9226 | -78.7715933 |
47.8579444 | -75.5568804 | 44.7801463 | -70.9245758 | 45.6222 | -78.5232312 |
Tabla. 3 P y H a volúmenes fijos.
4. Isoentrópicas
Partiendo de la línea de la envolvente, se tomaron tanto la temperatura como el volumen para realizar el cálculo de entropías...