Pedagogia del aprendizaje

Ingeniería Química - Univ. Valladolid

Tema 1 - Fluidos reales

Tema 1 :

Fluidos reales
• Propiedades de interés en Ingeniería Quíimica. • Descripción del comportamiento de los fluidos: • Diagramas P-V-T . • Compuestos puros y mezclas • Tablas de propiedades termodinámicas. • Diagramas termodinámicos: • P-H, T-S, H-S • Estados cercanos al punto crítico (puros).

Termodinámica Aplicada –2004/05

p.1

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Tema 1 - Fluidos reales

Propiedades termodinámicas de interés en I.Q.
º Densidades de líquidos y gases - Flujos, conducciones, depósitos. - Equipo de separación y contacto entre fases. º Presiones de vapor - Temperaturas de ebullición y condensación. - calefacción y refrig, flash, acondicionamiento. - Presiones de rotura en tanques.o Fugacidades - Equilibrio entre fases. - Cálculo de entalpías y entropías. º G, A (Variaciones) - Equilibrio entre fases - Operaciones de separación. - Equilibrio químico - Reacción. º U , H , S y Cp (Variaciones) - Cambios energéticos de procesos. - Calefacción, refrigeración, potencia. - Análisis de procesos: - Factibilidad. - Irreversibilidades y eficacias.

Termodinámica Aplicada – 2004/05p.2

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Tema 1 - Fluidos reales

Procesos en la Industria Química
• Materias primas y productos fluidos • Flujo en conducciones • Fácil y económico (bombas, compresores) • Seguro, fácil de medir y regular • Operación continua • Homogeneidad de las fases • Separaciones • Reacción

fase fluida

Obligatoriamente en fase sólida •
CaO • Cemento •Abonos (fosfatos) • Ind. Alimentaria (Cristalización, congelación) • Plásticos

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Tema 1 - Fluidos reales

Comportamiento PVT de fluidos reales (puros) Diagrama P vs. T P Supercrítico
ELS

Pc Sólido

Líquido

Gas
ELV

Vapor: Condensación por enfriamiento a P cte o compresión a T cte

ES V

Vapor TcTermodinámica Aplicada – 2004/05

T
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Tema 1 - Fluidos reales

Diagrama T vs. V

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Diagrama P vs. V P
Vapor saturado Regla de las fases : Lib = C + 2 - F {V} o {L} → Lib=2 {L+V} → Lib=1

Isot erm a

Sup ercr ítica

Zona de dosfases: • Puntos virtuales: existencia hipotética -> escisión • Regla de la palanca Mv(VO) = ML(LO) • Título del vapor (%,º/1) , (LO)/(LV)*(100)

Gas Líquido
L O V

Líquido+Vapor

Isoterm

a Subc

rítica
Combinación lineal de propiedades extensivas

Líquido saturado

V
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Tema 1 - Fluidos reales

ZonasSub y Supercríticas P
• Zona supercrítica: TTc ó P>Pc • Compuestos puros: • No puede darse coexistencia de fases ni a T>Tc ni a P>Pc. PTc , a P>Pc o ambas: «Comportamiento retrógrado»

Zona supercrítica (Z SC) Z SC
T>Tc y P>Pc

Pc Gas Líquido

Z SC
Isoterm a Crític a

Tc

V
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Comportamiento en evaporación/ condensación Puros
T = T y=1 Punto de burbuja X=1 = T

T

Punto de rocío

H

T

Mezclas
T yA Punto de burbuja xA ZA
Termodinámica Aplicada – 2004/05

≠ ≠ ≠
=

T yA xA ZA

≠ ≠ ≠
=

T yA Punto de rocío xA ZA
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H

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Tema 1 - Fluidos reales

Datos experimentales ρ , Psat , U , H , S , Cp ,G , A
• Tablas: • Solo unas pocas substancias puras • Agua (Tablas de vapor) • Hidrocarburos ligeros hasta C4 … • H2, N2 , O2 , CO , CO2 , NH3 , Refrigerantes ... • Tb, Tf, Psat (Antoine) para muchas substancias • C*p (como gas ideal) para muchas substancias • Diagramas: • Solo unas pocas...