fenomenos de tranporte

3º DE QUÍMICA
CURSO 2005-06
RELACIÓN DE PROBLEMAS DE INGENIERÍA QUÍMICA
UNIVERSIDADE
DE VIGO

TEMA 7

1.- Las tensiones de vapor del hexano y del heptano a distintas temperaturas son las siguientes:
t (ºC)
69
70
75
80
85
90
95
99,2

P6 (mm Hg)
760
780
915
1020
1225
1405
1577
1765

P7 (mm Hg)
295
302
348
426
498
588
675
760

Determínense:
a) Los datos deequilibrio x-y a la presión de 760 mm Hg.
b) La volatilidad relativa para cada temperatura
c) La relación analítica entre las composiciones de equilibrio vapor-líquido de la mezcla, tomando el valor
medio de la volatilidad relativa.
2.- Una mezcla líquida equimolar de benceno y tolueno está en equilibrio con su vapor a la temperatura de
30°C. Las tensiones de vapor del benceno y tolueno estándadas por las expresiones:
1211
1343, 9
0
0
log p B = 6 , 906 −
log p T = 6 , 9533 −
t + 220 , 8
t + 219 , 38
Determínese la presión total del sistema, así como la composición del vapor.
3.- Para el sistema binario metanol-agua los parámetros de la ecuación de van Laar son:

A12 = 0,6240
A21 = 0,5626

Aplicando la mencionada ecuación para determinar los coeficientes de actividad ysuponiendo
comportamiento ideal de la fase vapor, determínese la temperatura de ebullición y la composición de la fase
vapor en equilibrio con una mezcla líquida de composición 0,4 en fracción molar de metanol a la presión de
760 mmHg.
4.- Para el sistema binario n-pentanol (1)+n-hexano (2) las constantes aij de la ecuación de Wilson son:
a12 = 1718,3 cal/mol-g
a21 = 166,6 cal/mol-g
Aplicandodicha ecuación para determinar los coeficientes de actividad de la fase líquida y suponiendo
que la fase vapor se comporta como un gas ideal, calcule la composición del vapor en equilibrio con el
líquido que contiene un 20% en mol de n-pentanol a 30°C. Calcule también la presión de equilibrio. Los
datos a 30°C son:
v1 = 109,2 cm3/mol-g
v2 = 132,5 cm3/mol-g
p1 = 3,23 mm Hg p2 = 187,10 mm HgLa ecuación de Wilson permite calcular los coeficientes de actividad según las expresiones:

Curso 2005-06. Problemas de Ingeniería Química. 3º Química. Prof. José Tojo

1

⎛ G12
⎞
G21
ln γ 1 = − ln( x1 + x2 G12 ) + x2 ⎜
−
⎟
⎝ x1 + x2 G12 x2 + x1G21 ⎠
⎛ G12
G21 ⎞
ln γ 2 = − ln( x2 + x1G21 ) − x1⎜
−
⎟
⎝ x1 + x2 G12 x2 + x1G21 ⎠
G12 =

v2
⎛a⎞
exp⎜ − 12 ⎟
⎝ RT ⎠
v1

G21 =v1
⎛a⎞
exp⎜ − 21 ⎟
⎝ RT ⎠
v2

6.- En una caldera cerrada está contenida una mezcla de benceno-tolueno de composición 0,35 (fracción
molar de benceno). La caldera tiene capacidad suficiente para que en el equilibrio a 1 atm. el 20% de los
moles contenidos en la carga inicial se encuentren en la fase vapor. Determínese el volumen ocupado por los
vapores dentro de la caldera por mol decarga. Calcúlense las composiciones del vapor y el líquido en
equilibrio. Emplear los datos de equilibrio del problema 10.
7.- Una mezcla benceno-tolueno de composición 0,55 en fracción molar entra a 30ºC como alimentación en
un destilador continuo de equilibrio y se pretende que se vaporice el 40% de la alimentación. Calcular la
cantidad de calor que ha de suministrarse al sistema por kmol dealimentación. Para el intervalo
comprendido entre 30ºC y la temperatura de operación, los calores específicos medios del benceno y del
tolueno son 0,43 y 0,46 kcal/kg ºC, respectivamente. Los calores latentes de vaporización del benceno y del
tolueno son 90 y 92 kcal/kg, respectivamente.
Los datos de equilibrio para la mezcla benceno-tolueno a la presión de 1 atm son:

x
0,0000
0,02000,0600
0,1000
0,1400
0,1800
0,2200
0,2600
0,3000
0,3400
0,4200
0,4600

y
0,0000
0,0455
0,1320
0,2090
0,2800
0,3440
0,4040
0,4585
0,5075
0,5555
0,6400
0,6790

t, ºC
110,40
109,60
107,90
106,20
104,60
102,95
101,40
99,90
98,50
97,20
94,60
93,35

x
0,5000
0,5400
0,5800
0,6200
0,6600
0,7000
0,7400
0,7800
0,8200
0,8600
0,9400
1,0000

y
0,7140
0,7470...