Ingeniero

Universidad Nacional Experimental“Francisco de Miranda”Área de TecnologíaDepartamento de EnergéticaCátedra: Termodinámica AplicadaProfesor: Ing. Rubén Marcano |
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ALGORITMO PARA LA DETERMINACIÓN DEL PUNTO DE BURBUJA Y DE ROCÍO PARA MEZCLAS EN CONDICIONES REALES.
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Elaborado por Ing. Koralys Goitía, Modificado por Ing. Rubén Marcano |
Punto Fijo Julio de 2009 |

DETERMINACIÓN DEPUNTOS DE BURBUJA Y ROCÍO. SEPARACIÓN INSTANTANEA, COMPORTAMIENTO REAL.

Lo expuesto anteriormente en el tema 2, se ha restringido a sistemas ideales donde las constantes de equilibrio sólo dependen de la temperatura, y se calculan mediante las presiones de vapor de los componentes. Sin embargo la adopción de un modelo de equilibrio de fases no-lineal trae la complicación añadida de que lasrelaciones de equilibrio dependen también de la composición. El modelo de flash generalizado, viene dado en ese caso por las ecuaciones mostradas en la siguiente tabla.

Ecuaciones relacionadas a problemas de equilibrio de fases.

Dependiendo de las especificaciones del problema, el proceso de cálculo tendrá mayor o menor complejidad, tal y como también sucede en el modelo ideal. Pero dadas lasno-linealidades inherentes al modelo, es necesario seguir un procedimiento iterativo, por lo que se recomienda la utilización de la programación por ordenador. (J. Sánchez).

Los diagramas de flujo para los problemas de equilibrio de fases se presentan a continuación, basados en la ecuación de equilibrio para sistemas ajustados al método -γ:

Ec. 1

Tomando fi0 como la fugacidad del líquidopuro fiL, tal que:
Ec. 2

Definiendo el término Φi, como:
Ec. 3
Nos queda la ecuación, para cuando las fugacidades de los componentes en la solución en cada fase son iguales:
Ec. 4
La expresión dentro del corchete, es el factor de corrección de Poyting, a bajas y moderadas presiones tiende a la unidad, entonces la ecuación de Φi se expresa como:

Ec. 5
La constante de equilibrionos quedaría definida entonces como:
Ec. 6

Presión de Burbuja: Dada Temperatura y composición de la fase líquida.(T, x1, x2, …, xn).

1. Para la primera iteración el Φi se asumen como 1.
2. Se calculan las presiones de saturación por Antoine a la T dada.
3. Se calculan los coeficientes de actividad por algunos de los modelos de solución estudiados, a la T y composición de la fase líquidadada.
4. Se calcula la P del sistema por la ecuación (Ec. 9) proveniente de la ecuación de equilibrio (Ec. 4):

Ec. 4
Ec. 7
Ec. 8

Sumando (Ec. 7) Y (Ec. 8), y generalizando para sistemas multicomponentes se tiene:

Ec. 9

5. Se calculan las fracciones de vapor con (Ec. 4).
6. Con las fracciones de vapor calculadas, se calculan los Φi con (Ec. 3) ó
(Ec. 5) según sea el caso.
7.Se calcula nuevamente la P con la ecuación (Ec. 9). Esta vez tomando en cuenta los Φi calculados.
8. La iteración continúa hasta que el delta de la P, es decir el cambio de la P, de una interacción a otra, sea menor a la tolerancia (ε).

Presión de Rocío: Dada Temperatura y composición de la fase vapor.(T, y1, y2, …, yn).

1. Se fijan Φi= 1, del mismo modo los coeficientes de actividad (ya queno pueden ser calculados porque estos dependen de la composición de la fase líquida).
2. Se calculan las presiones de saturación por Antoine.
3. Se calculan la P por la ecuación (Ec. 12) proveniente de la ecuación de equilibrio (Ec. 4).

Ec. 4
Ec. 10
Ec. 11
Ec. 12

4. Con la P calculada, se calculan las composiciones de la fase líquida con (Ec. 4).
5. Con las fracciones líquidasdeterminadas se calculan los γi por el modelo de solución seleccionado.
6. Se calcula nuevamente la P con la ecuación (Ec. 12) con los γi calculados.
7. Se determinan los Φi.
8. Se calculan las fracciones de la fase líquida con (Ec. 4). Si los valores de xi, no suman 1, se normalizan: xi=xi/Σxi
9. Con los valores de xi, normalizados se calculan nuevamente loscoeficientes de actividad con el modelo...