Equilibrio de fases

Notas de Luis Alejandro Galicia Luna, curso Equilibrio de fases, 28 sept 2006 pagina ( 1 )
No. UNIDAD: I NOMBRE: CONCEPTOS FUNDAMENTALES OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno aplicará los conceptos fundamentales de la termodinámica del equilibrio de fases en los procesos de separación en ingeniería química para resolver problemas específicos, mediante calculadoras y/o computadoraspersonales. No. TEM A 1.1 1.2 TEMAS HORAS T P 1.5 4.5 6.0 CLAVE BIBLIOGRÁFICA 1B, 2C, 5C

EC

Propósito del estudio del equilibrio de fases. Manejo del paquete MathCAD y calculadoras portátiles programables, con algunos modelos termodinámicos. Definición y cálculo del factor de compresibilidad. Definición y cálculo de la fugacidad y del coeficiente de fugacidad. Definición y cálculo de la actividady del coeficiente de actividad. Los sistemas de un componente. Diagramas de fase. Sistemas binarios ideales. Diagramas de fase. Sistemas binarios ideales. Diagramas de fase. Diagramas de fases de un sistema binario no ideal. Sistemas binarios no ideales. Modelos de solución.

1.3

1.4

10.5

3.0

1.5

9.0

3.0

CLAVE B
1 2 3 4 5 X

C

BIBLIOGRAFÍA
Null h. r., “Phaseequilibrium in process design”, Wiley Interscience, U.S.A., 1970.

X X X X

Walas s. m., “Phase equilibria in chemical engineering”., Butterworth Publishers, U.S.A., 1985. Cengel. Y. A., Boles M. A., “Thermodynamics. an engineering approach.”, Mc Graw Hill Book Co., U.S.A., 1994. Kyle B. G., “Chemical and process thermodynamics”., second edition., Prentice Hall Inc., U.S.A., 1984. Smith J. M., Van NessH. C., Abbott M. M., “Introducción a la termodinámica en ingeniería química”., quinta edición., Mc Graw Hill., México., 1997.

Notas de Luis Alejandro Galicia Luna, curso Equilibrio de fases, 28 sept 2006 pagina ( 2 ) CURSO EQUILIBRIO DE FASES En la figura 1.1 se muestra la importancia de las separaciones físicas en Ingeniería Química. Es decir en una planta química común, de tamañoindustrial, la inversión en las operaciones de separación es de alrededor del 50 % de la inversión total y a veces es mucho mayor. (Molecular Thermodynamics of Fluid-Phase Equilibria, 3rd Edition, Prentice Hall, by. J. M. Prausnitz, R.D. Lichtenthaler and E. Gomez de Azevedo)

DESARROLLO DE UN PROCESO DE SEPARACION TERMICA
MODELOS :
PROPIEDADES FISICAS • Literatura • Bancode datos OPERACIONES UNITARIAS( Distilación,...)

MODELOS TERMODINAMICOS ( EOS, NRTL, WILSON…)

DISEÑO Y CONSTRUCCION DE LA PLANTA

PROPEDADES FISICAS • Experiments ( EVL, ELL, ELLV,PVT…)

EXPERIMENTOS
PLANTA PILOTO ( VERIFICACION )

Figura 1.2. Metodología para desarrollar un proceso físico.

Notas de Luis Alejandro Galicia Luna, curso Equilibrio de fases, 28 sept 2006 pagina ( 3 ) CALCULO DE PROPIEDADESTERMODINAMICAS Para un sistema heterogéneo formado por varias fases, cualquier propiedad extensiva del mismo se calcula por la suma de propiedades de cada una de las fases. Sea F cualquier propiedad extensiva tal que: F={U,H,S,A,G,V},entonces se cumple que:
F total = F α + F β + F γ +........

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entalpia ( H ) , entropia ( S ) , cualquier otra propiedad puede ser calculada mediante relacionestermodinámica, por ejemplo, G=H-TS, U=H-PV, etc. Ecuación fundamental de la Termodinámica

Donde los superíndices indican las fases presentes, es necesario calcular las propiedades de cada fase por separado. Esto significa que es suficiente el desarrollo matemático aplicado a un sistema homogéneo para después generalizar para sistema heterogéneos. Debido a la naturaleza de las rutinas desarrolladasen este trabajo, es necesario contar con expresiones para el calculo de las siguientes propiedades: fugacidad ( f$i ) ,

Sea un sistema cerrado de composición constante con la cual se interacciona mediante un proceso reversible (un proceso que ocurre lentamente con cambio infinitesimales en las propiedades). Sean dQ y dW las cantidades de calor y trabajo ,respectivamente, que se proporcionan...