Termodinamica del equilibrio Profesor: Al Lara

Evaporacion instantanea

El otro calculo involucrado en ELV es el calculo de evaporacion instantanea o evaporacion ashy puede ser adiabatico, isotermico o no adiabatico o ni isotermico. (Esta ultima division solo tienesentido si se amplia el sistema a la corriente de entrada ya que en la salida del tambor hay equilibriotermodinamico es decir que el mismo debe operar forzosamente a T constante. Un esquema de ashlucira como en la siguiente gura.

( )( )( )

satlqE

satvapD

satvapsatlqC

satlqB

lqA

yPTfH

xPTfh

zPTfh

VVV

LLL

FFF

,,

,,

,,

+

=

=

=

E

B

D

L (mol/s)

xi

A C

F (mol/s)

zi

V (mol/s)

yi

PL

TL

HL

PF

TF

HF PV

TV

HV

Q

Ahora bien para realizar los calculos de equilibrio en este sistema debemos realizar un analisisde variables y ecuaciones. De esta manera debemos vericar la siguiente ecuacion:

ND = NV NE (1)Donde ND representa los grados de libertad, NV el numero de variables intensivas y extensivas delsistema y NE las ecuaciones o restricciones del mismo. Para que el sistema tenga solucion se debecumplir que

ND 0 (2)De esta forma, el analisis de los parametros para un sistema multicomponentes de C compuestos

quedara de la siguiente manera:

Variables Cantidad Ecuaciones CantidadF 1 F = L+ V 1L 1 F zi = Lxi + V yi C 1V 1 yi = f(xi) C 1z C

Pzi = 1 1

x CP

xi = 1 1y C

Pyi = 1 1

TF ; TV ; TL 3 TV = TL 1PF ; PV ; PL 3 PV = PV 1Q 1 F HF +Q = LHL + V HV 1TOTAL 3C + 10 2C + 5

1

De esta manera el sistema tiene C + 5 grados de libertad. Si se especican F; zi; TF y PFentonces esto reduce los grados de libertad totales en C + 3 con lo cual se requiere conocer de 2variables para que el sistema tenga solucion.

De este grupo, no es posible especicar L y V , simultaneamente, ya que las mismas estanrelacionadas con F , segun;

V

F+L

F= 1! Si se dene = V

F) L

F= 1

Entonces tenemos que elegir 2 variables del grupo , T , P y q. Esto genera los siguiente tiposde ash

Tipo Info. Disponible Info. a calcularI P , q T , , ~x, ~yII T , q P , , ~x, ~yIII , q T , P , ~x, ~yIV , T P , q, ~x, ~yV , P T , q, ~x, ~yVI T , P , q, ~x, ~y

Las ecuaciones involucradas en estos casos son:

Ki =yixi

zi = yi + (1 )xiXyi X

xi = 0

HV + (1 )HL HF q = 0Las cuales pueden rescribirse como;

xi =zi

(Ki 1) + 1 o yi =ziKi

(Ki 1) + 1yi = Kixi xi = yiKi

X zi (Ki 1) (Ki 1) + 1 = 0

HV + (1 )HL HF q = 0

Algo que es importante es que antes de efectuar calculos de ash deberamos realizar los calculosde punto de burbuja y punto de roco para asegurar que efectivamente a las condiciones de operaciondel tambor existen efectivamente una mezcla lquida-vapor. El metodo de resolucion de estosproblemas recibe el nombre de Rachford-Rice.

2

Algoritmo para Flash isotermico

1. Conocido zi, T, P

Calcular Asuma la Ley de Raoult para clculos de Ki Ignore el segundo paso la primera vez y considere xi = yi = zi

3. = 11 + 1

5. Suponga Si > 0, Si < 0,

8. Se conoce , ,

4. RR = 0

7. Cambi , o ?

No

No

Si Si

2. = !

6. =

1 + 1 , =

3