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Enunciado

Termodinâmica - Introdução a termodinâmica da engenharia química, J.M.Smith Van Ness- Ed: 7º - Capítulo 6.Problemas - Ex. 49

A partir de dados das tabelas de vapor:

(a) Determine os valores de G l e G ' para o líquido e o vapor saturados a 150 (psia). Esses valores deveriam ser iguais?(b) Determine os valores de Δ H lv  / T e Δ S ' r a 150 (psia). Esses valores deveriam ser iguais?( c ) Encontre valores de V R , H R e S R para o vapor saturado a 150 ( p s i a ) .(d ) Estime um valor para d P sal  / d T a 150(psia) e utilize a equação de Clapeyron para avaliar Δ S ' v a 150 (psia). Esse valor coincide com o valor das tabelas de vapor?

Utilize correlações generalizadas apropriadas para determinar V k , H R e S R para o vapor saturado a 150 ( psia). Esses valores coincidem com os encontrados no item ( c ) ?

Passo 1

T : = ( 358.43 + 459.67 ) ⋅  rankin e T = 818.1  rankine P : = 150 ⋅ p s i

Tabela F.4 molwt   : = 18.015 g m m o l

V 1 : = 0.0181 ⋅ f t 3 l b m V v : = 3.014 ⋅ f t 3 l b m Δ V l v : = V v - V 1

H 1 : = 330.65 ⋅ B T U l b m H v : = 1194.1 ⋅ B T U l b m Δ H l v : = H v - H 1

S 1 : = 0.5141 ⋅ B T U l b m ⋅  rankine  S V : = 1.5695 ⋅ B T U l b m ⋅  rankine  Δ S l v : = S V - S 1

Δ V l v = 2.996 f t 3 l b m Δ H l v = 863.45 B T U l b m

Passo 2

(a) G 1 : = H 1 - T ⋅ S 1 G V : = H V - T ⋅ S V

G 1 = - 89.94 B T U l b m G V = - 89.91 B T U l b m

(b) Δ S l v = 1.055 B T U l b m  rankine  r : = Δ H l v T r = 1.055 B T U 1 b m ⋅  rankine 

(c) V R : = V v - R  molwt  ⋅ T P V R = - 0.235 f t 3 l b m

Para entalpia e entropia, suponha que o vapor a 358,43degF e 1 psi seja um gás ideal. Por interpolação na Tabela F.4 a 1 psi:

H i g : = 1222.6 ⋅ B T U l b m S i g : = 2.1492 ⋅ B T U l b m ⋅  rankine  P 0 : = 1 ⋅ p s i

A entalpia de um gás ideal é independente da pressão; a entropia depende de P:

H R : = H V - H i g H R = - 28.5 B T U l b m

Δ S i g : = - R m o l w t ⋅ l n ⁡ P ) P 0 Δ S i g = - 0.552 B T U l b m ⋅ r a n k i n e

S R : = S v - S i g + Δ S i g ) S R = - 0.0274 B T U l b m ⋅  rankine 

(d) Assuma ln P vs. 1 / T linear e ajuste três pontos de dados (@) 145,150 e 155 psia)

Dados: p p : = 145 150 ∣ ⋅ p s i 155 t : = 355.77 358.43 361.02  (degF) i : = 1 … 3

x i : = 1 t i + 459.67 y i : = l n ⁡ p p i p s i Slope  : = s l o p e ⁡ ( x , y )

Slope   = - 8.501 × 10 3

dPdT  :=  - P T 2 .  Slope-rankine d P d T = 1.905 p s i  rankine 

Δ S l v : = Δ V l v ⋅ d P d T Δ S l v = 1.056 B T U l b m ⋅ r a n k i n e

Passo 3

Condições reduzidas ω : = 0.345 T c : = 647.1 ⋅ K P c : = 220.55 -bar

T r : = T T c T r = 0.7024 P r : = P P c P r = 0.0469

A correlação generalizada do coeficiente virial é adequada aqui

B 0 : = 0.083 - 0.422 T r 1.6 B 0 = - 0.66 B 1 : = 0.139 - 0.172 T r 4.2 B 1 = - 0.62

Por Eqs. (3,61) + (3,62) e (3,63) junto com a Eq. (6,40)

Z : = 1 + B 0 + ω ) ⋅ B 1 ⋅ P r T r Z = 0.942 V R : = R ⋅ T P ⋅  molwt  ⋅ ( Z - 1 )

H R : = R ⋅ T c m o l w t ⋅ H R B ( T r , d r ) S R : = R m o l w t ⋅ S R B ⁡ ( T r , d r )

V R = - 0.1894 f t 3 l b m H R = - 19.024 B T U l b m S R = - 0.0168 B T U l b m ⋅  rankine 

Resposta

(a) G V = - 89.91 B T U l b m

(b) r = 1.055 B T U 1 b m ⋅  rankine 

(c) V R = - 0.235 f t 3 l b m H R = - 28.5 B T U l b m S R = - 0.0274 B T U l b m ⋅  rankine 

(d) Δ S l v = 1.056 B T U l b m ⋅ r a n k i n e

V R = - 0.1894 f t 3 l b m H R = - 19.024 B T U l b m S R = - 0.0168 B T U l b m ⋅  rankine