Estimaci De Pro Pie Tats. Bases De Dades I Equacions

D ep a rta m en t d ’E n g in y eria Q u ím ica E d ifici C 0 8 1 9 3 B ellaterra (B arcelon a). S p ain T el: 9 3 5 8 1 1 0 1 8 F ax : 9 3 5 8 1 2 0 1 3 T elex : 5 2 0 4 0 E D U C I E

U n iv e rsita t A u tò n o m a d e B a rc e lo n a

FENÒMENS DE TRANSPORT Tema 2: Estimació de propietats de transport -

Dades experimentals: preferible Bases de dades: o Llibres i bases de dades en paper
“Properties of gases and liquids” B. E. Poling, J. M. Prausnitz, J. O'Connell (mètodes d’estimació , propietats per més de 600 compostos)
“Perry’s Chemical Engineers Handbook”. R.H. Perry, D.W. Green
CRC Handbook of Chemistry and Physics
Apèndix “Introducció a l’Enginyería Química” Aucejo et al.
DIPPR (Biblioteca de Ciències, UAB) o Internet
http://infosys.korea.ac.kr/kdb/index.html (sols Explorer!! En construcció). Hidrocarburs i alguns inorgànics, compostos comuns. Viscositat i conductivitat tèrmica de gas i líquid (ex: Methanol)
http://www.nist.gov/srd/ (multitud de bases de dades) • http://srdata.nist.gov/insulation/ : k materials aïllants i construcció • http://webbook.nist.gov/chemistry/name-ser.html : Chemistry webbook --> viscositat i conductivitat gasos i líquids (ex: NH3, isobàric 0.1 MPa, 100-300K)
http://www.matweb.com (densitat i conductivitats de materials, viscositats de lubricants) • http://www.matweb.com/search/SearchProperty.asp (ex: T300 stainless steel & wood, search density & thermal conductvity) • http://www.matweb.com/search/Search_Lubricant_Metric.asp (ex: polyglycol & silicone base oil)
http://dippr.byu.edu/ (pagament). • Demo disponible a http://dippr.byu.edu/download.asp (MS Acces)
http://www.dechema.de/detherm.html (pagament per dada sol·licitada) • Exemple: http://i-systems.dechema.de/detherm/mixture.php
http://www.cheresources.com/physinternetzz.shtml • Full Excel: propietats físiques i viscositat de líquids
http://pirika.com/chem/TCPEE/TCPE.htm (contribució de grups) • Dibuix de la molècula. (no aromàtics ni halògens). Viscositat i conductivitat tèrmica entre altres propietats. Opció SOUP (contribució de grups) http://pirika.com/chem/TCPEE/soupE.htm

-

Correlacions: Gràfiques o equacions o

Gràfiques (efecte de T i P)


(Fig 1): Viscositat en funció de propietats crítiques; temperatura (Tc, ºK), pressió (Pc, atm) i viscositat crítica (µc, micropoises) amb:

on M: pes molecular (g/mol)


(Fig 2): Conductivitat tèrmica reduïda per substàncies monoatòmiques en funció de propietats crítiques; temperatura (Tc, K), pressió (Pc, atm) i conductivitat crítica (kc, W/m K). • No permet càlcul de k, sí de l’efecte de T i P • Càlcul de k a altre T i P (mètode a regió “low density”)  càlcul kc  efecte T i P • Valors poc fiables per molècules poliatòmiques




(Fig 3): Difusivitat reduïda (cm2/s) per substàncies no polars en funció de propietats crítiques; temperatura (Tc, ºK), pressió (Pc, atm), i de concentració (mol/cm3). • Només adequada a baixa pressió, no n’hi ha a alta pressió • Càlcul de (cDAA)c necessari, a partir de:

Excepte per H2 i He •

Aproximació grollera per mescles binàries:

on M: pes molecular (g/mol)

Figura 1. Viscositat en funció de les propietats crítiques

Figura 2. Conductivitat tèrmica reduïda per substàncies monoatòmiques en funció de les propietats crítiques

Figura 3. Difusivitat reduïda per substàncies no polars en funció de les propietats crítiques

o

Equacions


Difusivitat • Gasos: Mètode de Chapman-Enskog • Líquids: no electròlits - mètode de Wilke-Chang • Líquids: no electròlits en aigua - mètode de Hayduck i Laudie • Líquids: electròlits - mètode de Nerst




Viscositat i conductivitat  Chapman-Enskog per viscositat i conductivitat i nombroses correlacions en la bibliografia (“Properties of gases and liquids” B. E. Poling, J. M. Prausnitz, J. O'Connell)

1) Estimació de difusivitat de gasos a baixa pressió (Chapman-Enskog)

on: DAB és la difusivitat, en cm2/s P és la pressió, en atm T és la temperatura, en K Mi és el pes molecular, en g/mol ΩD,AB és el potencial de Lennard-Jones per difusivitats, obtinguts de la taula E.2, o la següent expressió:

amb és el diàmetre mitjà de col·lisió, en Å ε AB k

=

εA εB k

⋅

és l’energia característica mitjana, adimensional

k

Els valors individuals per cada espècie es poden calcular segons:

Tb la temperatura normal d’ebullició, en K Tc la temperatura crítica, en K Pc la pressió crítica, en atm

AB

1) Estimació de difusivitat de líquids a.

Solucions de no electròlits (Wilke-Chang)

on: DAB és la difusivitat del solut A en el dissolvent B per concentracions diluïdes d’A, en cm2/s µ és la viscositat del dissolvent, en cp T és la temperatura, en K MB és el pes molecular del dissolvent, en g/mol VA és el volum molar del solut en el seu punt normal d’ebullició, en cm3/mol, que pot ser calculat segons l’equació: V A = 0.285 ⋅Vc1.048 Vc és el volum crític en cm3/mol ψB és el paràmetre d’associació del dissolvent i els valors recomanats són: aigua: 2.6 metanol: 1.9 etanol: 1.5 benzè, èter, heptà i altres dissolvents no associats: 1.0

b. Solucions de no electròlits en aigua (Hayduck-Laudie)

D AB = 13.26 ⋅10 −5 ⋅ µ w−1.4 ⋅ V A−0.589 on: DAB és la difusivitat, en cm2/s µw és la viscositat de l’aigua, en cp VA és el volum molar del solut en el seu punt normal d’ebullició, en cm3/mol

c. Solucions d’electròlits (Nerst-Haskell)

D AB =

RT 1 / n+ + 1 / n− F 2 1 / λ0+ + 1/ λ0−

on: DAB és la difusivitat, en cm2/s T és la temperatura, en K R és la constant dels gasos, 8.314 J/mol K n- i n+ són les valències de l’anió i el catió respectivament F és un faraday, 96500 C/eq Λ+0 i Λ-0 són les conductàncies iòniques límit, en A/cm2, d’acord a la taula següent:

ANEX 1 DIPPR