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Laboratorio # 5: “ELV y equilibrio quíímico”, Termodinaí mica Quíímica II

Laboratorio # 5: “Equilibrio líquido-vapor en sistemas multicomponentes” Temas a desarrollar  Equilibrio líquido vapor en sistemas multicomponentes (ELV)

Objetivos  Elaboración y prueba de algoritmos y programas para resolver problemas de ELV en sistemas multicomponentes.

Base teórica Los sistemas en ELV son una parte muy importante para el estudio de las operaciones de transferencia de masa, ya que ponen el límite hasta donde se puede llegar en los procesos de transferencia; la condición de equilibrio (a las condiciones establecidas) constituyen el punto final de una transferencia de masa; por ejemplo, en la destilación de alcohol etílico la concentración que tendrá el vapor será la que le corresponde a la de equilibrio con el líquido del que proviene, otro caso podría ser el límite que establece el punto azeotrópico para esta misma destilación, porque sería infructuoso continuar con la destilación en ese punto porque el vapor tendría la misma concentración que el líquido, no habría enriquecimiento de ninguna corriente. Los cálculos básicos para el ELV son de 4 tipos, para efectos practicos, se diseñara la solución de un problema rocío P donde se deben calcular {X i} y P, dadas {Yi} y T. Su solución viene dada para 2 ciclos iterativos uno dependiente de la solución del otro. La solución basada en el método del libro de Smith Van Ness visto en clase, se muestra en la siguiente figura:

Laboratorio # 5: “ELV y equilibrio quíímico”, Termodinaí mica Quíímica II Fig. 1: flujograma para la Soucion del problema de ELV tipo Rocio P

Algoritmo de la solucion detallada por pasos:

Fig.2: desarrollo detallado de la solución para problemas tipo Rocío-P

Laboratorio # 5: “ELV y equilibrio quíímico”, Termodinaí mica Quíímica II

Ecuaciones a utilizar:

*reglas de mezclas propuestas por Prauznitz:

**Para el cálculo de Wij, Tcij y Pcij se tiene:

*R

Base práctica

Ejercicio:

Cree un programa que solucione el siguiente problema tipo roció-P Enunciado del problema: “Se dispone de una mezcla de etanol (1) - agua (2), dentro de un tanque de almacenamiento. La composición del etanol es Y 1=0.75 a una temperatura de 73°C. Encuentre la presión y la composición en el líquido en equilibrio con su vapor.

Laboratorio # 5: “ELV y equilibrio quíímico”, Termodinaí mica Quíímica II Asuma que las sustancias se comportan según la ecuación de Wilson para la obtención de los γi.” Los valores de las contantes a utilizar son: (Tomados del apéndice B de SVN-7ed)

Etanol (1) Agua (2)

Tc (K) 513. 9 647. 1

Pc (bar) 61.48

Zc 0.24

220.5 5

0.22 9

Vc [cm3/mol] 167 55.9

ω 0.64 5 0.34 5

Constantes de Antoine A B C 16.8958

3795.17

230.918

16.3872

3885.70

230.170

Verifique que los pasos planteados en el flujograma concuerden con los descritos en la descripción de la secuencia de los mismos. Digite el siguiente programa para encontrar la solución del problema y reporte los datos obtenidos. NOTA: recuerde verificar cada segmento del programa con los pasos a seguir para la solución del problema, además de las ecuaciones empleadas para su desarrollo.

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Ejercicios: 1. Reporte los resultados del enunciado anterior utilizando el aplicativo programado anteriormente. 2. Evalúe las presiones y la composición del etanol en la fase líquida para el sistema etanol-agua para las temperaturas y composición de etanol en la

Laboratorio # 5: “ELV y equilibrio quíímico”, Termodinaí mica Quíímica II fase vapor que se muestran y haga sus observaciones acerca de la utilidad que podría tener esos datos: T (K) 273.15 300 350 400

y1 0.1295 0.4184 0.5135 0.7124

P(bar)

X1

X2

3. Elabore un programa haciendo uso de scilab para resolver un problema de burbuja P. Compruebe el funcionamiento del programa elaborado con un ejemplo.

Referencias Bibliográficas Reid, R.C., Prausnitz, J.M., Poling, B.E. (1987): “The Properties of Gases and Liquids”, Fourth Edition, McGraw-Hill Smith, J.M., Van Ness, H.C., Abbott, M.M. (1997): “Introducción a la termodinámica en Ingeniería Química”, Quinta Edición, McGraw-Hill Smith, J.M., Van Ness, H.C., Abbott, M.M. (2007): “Introducción a la termodinámica en Ingeniería Química”, Séptima Edición, McGraw-Hill