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De un recipiente que contiene una mezcla de n-butano y propano en estado bifásico a 25 ºC, se extrae una muestra de gas y tiene una fracción molar de 60% de propano. Se pide:

a) Diagrama p-x de las mezclas posibles a esa temperatura, indicando los valores extremos.

b) Presión interior.

c) Fracción molar de propano en fase líquida.

d) Influencia de una variación en la temperatura ambiente, que pasa a ser 20 ºC.

e) Influencia de una variación en la fracción molar del gas analizado, que pasa a ser 50% de propano.

Datos:

>	read`../therm_eq.m`:read`../therm_const.m`:read`../therm_proc.m`:with(therm_proc):with(plots):

>	su1:="C3H8":su2:="C4H10":dat:=[xv1_=0.6,T0=(25+273.15)*K_,T1=(20+273.15)*K_,xv1__=0.5];

>	g1dat:=get_gas_data(su1):l1dat:=get_liq_data(su1):g2dat:=get_gas_data(su2):l2dat:=get_liq_data(su2):dat1:=op(dat),g1dat,l1dat,Const,SI2,SI1:dat2:=op(dat),g2dat,l2dat,Const,SI2,SI1:pv1:=proc(T) global su1;get_pv_data(su1);RETURN(pv(T)):end:pv2:=proc(T) global su1;get_pv_data(su2);RETURN(pv(T)):end:

>	eqNV:=xv1+xv2=1;eqNL:=xl1+xl2=1;eqC1:=xv1*xv0+xl1*xl0=x01;eqC2:=xv2*xv0+xl2*xl0=x02;eqE1:=xv1/xl1=pv1/p;eqE2:=xv2/xl2=pv2/p;sol1:=solve({eqNV,eqNL,eqE1,eqE2},{xv1,xv2,xl1,xl2});sol2:=solve({eqC1,eqC2},{xv0,xl0});

a) Diagrama p-x de las mezclas posibles a esa temperatura, indicando los valores extremos.

>	'T0'=subs(dat,T0);pv=p[v](T);pv1_:=evalf(subs(dat,pv1(T0)));pv2_:=evalf(subs(dat,pv2(T0)));

b) Presión interior.

>	xv1=subs(dat,xv1_);sol1_:=evalf(subs(xv1=xv1_,pv1=pv1(T),pv2=pv2(T),T=T0,dat,sol1));p_:=solve(sol1_[1],p);

i.e. la presión interior a 25 ºC es de 440 kPa.

c) Fracción molar de propano en fase líquida.

>	xl1_:=subs(p=p_,rhs(sol1_[2]));

i.e. la fracción líquida de propano es del 28%.

d) Influencia de una variación en la temperatura ambiente, que pasa a ser 20 ºC.

A menor temperatura (20 ºC) la fracción molar de propano en fase líquida sería algo menor (resulta ser 27%), y la presión bastante menor (cae de 440 kPa a 380 kPa)..

Se ha representado la función xl1(T) y la p(T).

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'T1'=subs(dat,T1);pv=p[v](T);pv1_:=evalf(subs(dat,pv1(T1)));pv2_:=evalf(subs(dat,pv2(T1)));xv1=subs(dat,xv1_);sol1_:=evalf(subs(xv1=xv1_,pv1=pv1(T),pv2=pv2(T),T=T1,dat,sol1));p_:=solve(sol1_[1],p);xl1_:=subs(p=p_,rhs(sol1_[2]));p_:=solve(sol1[3],p);xl1_:=simplify(subs(p=p_,rhs(sol1[1])));plot(subs(pv1=pv1(T_C+273),pv2=pv2(T_C+273),xv1=xv1_,dat,SI0,xl1_),T_C=-10..60,xl1=0..1);plot(subs(pv1=pv1(T_C+273),pv2=pv2(T_C+273),xv1=xv1_,dat,SI0,p_/1000),T_C=-10..60,p_kPa=0..1e3);

e) Influencia de una variación en la fracción molar del gas analizado, que pasa a ser 50% de propano.

>	'T0'=subs(dat,T0);pv=p[v](T);pv1_:=evalf(subs(dat,pv1(T0)));pv2_:=evalf(subs(dat,pv2(T0)));xv1=subs(dat,xv1__);sol1_:=evalf(subs(xv1=xv1__,pv1=pv1(T),pv2=pv2(T),T=T0,dat,sol1));p_:=solve(sol1_[1],p);xl1_:=subs(p=p_,rhs(sol1_[2]));

i.e. la presuión sería de 390 kPa y la fracción de propano en la fase líquida del 21%.

ADICIONAL. Veamos la variación de xl1 con xv1 y T.

>	xl1_:=subs(pv1=pv1(T),pv2=pv2(T),SI0,subs(p=solve(sol1[3],p),rhs(sol1[1])));seq(T=(273+20*i)*K_,i=-1..3);pl:=plot([seq(subs(T=273+20*i,xl1_),i=-1..3)],xv1=0..1):pt:=textplot({[0.4,0.25,"T=60 ºC"],[0.65,0.15,"T=-20 ºC"]}):display([pl,pt]);

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