Show simple item record

dc.contributorMiquel Masalles, Jaume
dc.contributor.authorLópez Cabos, Carlos
dc.contributor.otherUniversitat Politècnica de Catalunya. Departament de Mecànica de Fluids
dc.date.accessioned2016-02-15T07:38:20Z
dc.date.available2016-02-15T07:38:20Z
dc.date.issued2015-09-10
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/2117/82901
dc.description.abstractDes de que a l’any 1873 van der Waals va publicar la seva equació d’estat, la qual ha donat lloc a la família d’equacions cúbiques d’estat tipus van der Waals (vdW), s’han publicat nombroses modificacions de la mateixa per a millorar la predicció de les propietats termodinàmiques de les substàncies. D’entre aquestes modificacions cal ressaltar, per la seva importància, l’equació d’estat de Soave-Redlich-Kwong (SRK, 1972) i l’equació d’estat de Peng-Robinson (PR, 1976), les quals s’han aplicat amb èxit a hidrocarburs, fraccions de petroli i substàncies lleugeres (N2, O2, H2S, CO, CO2, etc). En aquest PFC es tracta d'estudiar l'aplicabilitat de diverses equacions d’estat cúbiques tipus van der Waals, que s’han desenvolupat amb posterioritat a l’equació d’estat de SRK (1972), per a determinar propietats termodinàmiques de fluids refrigerants purs i realitzar un estudi comparatiu de les mateixes. Les cinc equacions d’estat estudiades són: Peng-Robinson (1976), Patel-Teja (1982), Trebble-Bishnoi-Salim (1991), Twu-Sim-Tassone (2002) i Cerpa-Iwai-Margerum-Lu (2004) amb les seves respectives variants en la funció “alpha”. S’ha fet l’estudi amb les equacions d’estat generalitzades i amb les equacions d’estat optimitzades en els seus paràmetres per a cadascun dels fluids refrigerants seleccionats. Pels refrigerants purs estudiats (s’han seleccionat 22 fluids refrigerants de les quatre generacions de refrigerants, incloent també “refrigerants naturals” com el R-717, R-744 i R600a) , es tracta de determinar propietats de saturació (pressió de saturació, volum específic del líquid saturat i del vapor saturat, entalpia de vaporització i entropia de vaporització) i el volum específic de les fases: Líquida, Vapor, Gas i Fluid Supercrític. Les dades experimentals de les propietats termodinàmiques dels refrigerants seleccionats s’han cercat en la web del NIST (http://webbook.nist.gov/chemistry) i també s’han obtingut del software REFPROP 9.1 del NIST. Per a fer els càlculs del PFC s’han elaborat els següents fulls de càlcul: 1. S’ha elaborat un full de càlcul MS-Excel per a cadascuna de les cinc equacions d’estat cúbiques seleccionades (PR, PT, TBS, TST I CIML), i per a cadascun dels 22 fluids estudiats, per a poder determinar les cinc propietats de saturació ( Ps , vVs , vLs , hv i sv ) i posteriorment comparar els resultats dels càlculs de l’equació d’estat amb les dades experimentals del NIST. 2. S’ha dissenyat i elaborat un full de càlcul MS-Excel per a cada equació d’estat estudiada en aquest PFC per a optimitzar els paràmetres de la mateixa i de la seva funció “alpha” per a un fluid refrigerant donat. Aquesta optimització es realitza mitjançant l’eina solver de MS-Excel a partir de dades experimentals de la pressió de saturació i del volum del líquid saturat del fluid en particular obtingudes del NIST 3. S’ha dissenyat i implementat un full de càlcul MS-Excel per a cada equació d’estat estudiada en aquest PFC per a calcular el volum específic d’un determinat fluid a unes condicions donades de pressió (P) i temperatura (T) de tal manera que cobrís les fases líquida, vapor, gas i de fluid supercrític per veure la capacitat de predicció de les equacions d’estat amb diferents funcions “alpha” utilitzant per una banda paràmetres generalitzats i per l’altra paràmetres optimitzats de l’equació d’estat per a un fluid en concret. Els resultats dels volums específic generats pel full de càlcul MS-Excel es comparen amb els valors experimentals extrets del software Refprop 9.1. Referent a l’estudi de les cinc propietats termodinàmiques de saturació ( Ps , vVs , vLs , hv i sv ), globalment podem treure les següents conclusions referent a les capacitats predictives de les cinc equacions d’estat: - Millor equació d’estat cúbica generalitzada: L’equació TBS (1991) generalitzada i l’equació CIML (2004) generalitzada. Després l’equació IML (1988) generalitzada. - Millor equació d’estat cúbica optimitzada: L’equació TBS (1991) optimitzada i l’equació CIML (2004) optimitzada. Després l’equació PT amb “alpha” de Gasem optimitzada. - Pitjor equació d’estat cúbica generalitzada: L’equació de Patel-Teja amb “alpha” de Gasem no-polar. Les conclusions en quan al comportament de les equacions d’estat en la predicció del volum específic en les diferents zones del diagrama P-v-T (Fase L, Fase V, Fase G i Fluid Supercrític) són: a) Generalment amb l’optimització dels paràmetres de les diverses equacions d’estat, s’obté una millora en la predicció global dels volums específics en totes les fases. El que cal dir és que l’optimització dels paràmetres de les equacions d’estat condueix a millorar la predicció de la pressió de saturació (i del vLs) i és una bona garantia de la predicció correcta de les fases. b) L’equació d’estat de Twu-Sim-Tassone (2002) té un elevat % d’error en la predicció del volum específic de la fase líquida, especialment en fluids no polars (R-116) i dèbilment polars (R-600a). c) En general totes les equacions d’estat estudiades, la fase que millor prediuen el volum específic és la fase vapor i desprès la fase gas. En quan a la predicció del volum específic de la fase líquida i de fluid supercrític depèn de cada cas: 1) les equacions de TBS i CIML prediuen millor la fase líquida que la fase supercrítica en qualsevol fluid, 2) l’equació TST prediu millor la fase supercrítica que la fase líquida, i 3) les equacions de PR i PT en fluids no polars generalment prediuen millor la fase supercrítica que la líquida, mentre que en els fluids polars prediuen generalment millor la fase líquida que la supercrítica. d) En les fronteres entre fases i els punts propers a la zona del punt crític (Pc,Tc) del fluid, els errors en la predicció del volum específic per part de les equacions d’estat cúbiques són més elevats.
dc.language.isocat
dc.publisherUniversitat Politècnica de Catalunya
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Spain
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/es/
dc.subjectÀrees temàtiques de la UPC::Enginyeria mecànica::Mecànica de fluids
dc.subject.lcshEquations of state
dc.subject.lcshFluid mechanics
dc.subject.otherEquació d'estat cúbica
dc.subject.otherFunció "Alpha"
dc.subject.otherFluid refrigerant pur
dc.subject.otherPropietats termodinàmiques
dc.subject.otherPressió de saturació
dc.subject.otherVolum del vapor saturat
dc.subject.otherVolum del líquid saturat
dc.subject.otherEntalpia de vaporització
dc.subject.otherEntropia de vaporització
dc.subject.otherFase líquida, vapor, gas i supercrítica
dc.titleEstudi comparatiu de diverses equacions d'estat cúbiques tipus van der Waals per a determinar propietats termodinàmiques de fluids refrigerants purs
dc.typeMaster thesis (pre-Bologna period)
dc.subject.lemacEquacions d'estat
dc.subject.lemacMecànica de fluids
dc.rights.accessOpen Access
dc.audience.educationlevelEstudis de primer/segon cicle
dc.audience.mediatorEscola Politècnica Superior d'Enginyeria de Vilanova i la Geltrú


Files in this item

Thumbnail
Thumbnail
Thumbnail

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Spain
Except where otherwise noted, content on this work is licensed under a Creative Commons license : Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Spain