Practica No 9

Equipo: 3

Practica No: 9 “Factor “Factor de Compresibilidad “Z” a Partir de Datos PVT” PVT”.

OBJETIVOS: A OBJETIVOS: A través de un experimento utilizando el equipo Ramsay-Young y tablas de vapor de agua saturada el estudiante obtendrá valores de presión, temperatura y volumen específico del agua en equilibrio con su vapor para calcular valores del factor de compresibilidad Z.

TABLA DE DATOS EXPERIMENTALES EVENTO

1 2 3 4 5 6 7 8

TEMPERATURA DE EBULLCION o C

50 63 73 81 87 89 92 93

o

C C o C o C o C o C o C o C o

Δhvacio (cm)

TEMPERATURA AMBIENTE o C

56.25 41.8 cm 32.3 cm 21.3 cm 11.5 cm 7.5 cm 2 cm 0 cm

29.5

hbarom mHg

.585 mHg

CALCULO 1.-Calcula la densidad del mercurio (ρHg) a la temperatura ambiente. ρ=13595.08-2.466tamb+0.0003 ρ=13595.08-2.466tamb+0.0003 tamb2 ρ=13595.08-2.466(29.5°C) ρ=13595.08-2.466(29.5°C) +0.0003 (29.5°C)2=13522.07193 k g /m 3

2.-Calcula la presión barométrica (Pbarom) en Pa. Pa. Pbarom=( ρHg)(gloc)(hbarom) Pbarom=(13522.59408 kg/m3)(9.78m/s2)(0.585mHg)=77363.8301 )(0.585mHg)=77363.8301 pa

3.- Calcula los valores de la presión de vacío (Pvacío) en Pa. Pvacío= =( ρHg)(gloc)(Δhvacío)

Pa Pvacío1 =(13522.07193 kg/m3)(9.78m/s2)(0.5625m)=74,388.2982 Pa 2  55,27 8.77093 P a Pvacío2 =(13522.07193 kg/m3)(9.78m/s )(0.418m)= 55,278.77093 2 Pvacío3 =(13522.07193 kg/m3)(9.78m/s )(0.323m)=42,715.4139 Pa  28,16 8.36892 P a Pvacío4 =(13522.07193 kg/m3)(9.78m/s2)(0.213m)= 28,168.36892 2 Pvacío5 =(13522.07193 kg/m3)(9.78m/s )(0.115m)=15,208.2742 Pa Pvacío6 =(13522.07193 kg/m3)(9.78m/s2)(0.075)=9,918.387 Pa

1IV21

1

Equipo: 3

Pvacío7 =(13522.07193 kg/m3)(9.78m/s2)(0.02m)= 2,644.9172 P a Pvacío8 =(13522.07193 kg/m3)(9.78m/s2)(0m)=0 Pa

4.- Determina la presión absoluta de saturación para cada uno de los eventos (Pabs.sat) en Pa. Pabs.sat1= Pbarom- Pvacío1-2 Pabs.sat1=77363.8301 Pa-74,388.2982 Pa= 2,975.5319 Pa Pabs.sat2=77363.8301 Pa-55,278.77093 Pa= 22,085.05917 Pa Pabs.sat3=77363.8301 Pa-42,715.4139 Pa= 34,648.4162 Pa Pabs.sat4=77363.8301 Pa-28,168.36892 Pa= 49,195.4618 Pa Pabs.sat5=77363.8301 Pa-15,208.2742 Pa=62,155.5559 Pa Pabs.sat6=77363.8301 Pa-9,918.387 Pa= 67,445.4431 Pa Pabs.sat7=77363.8301 Pa-2,644.9172 Pa= 74,718.9129 Pa Pabs.sat8=77363.8301 Pa-0 Pa=77,363.8301 Pa

5; Entrando con cada uno de los valores de presión absoluta (en bar), obtén en tablas el valor de la temperatura de equilibrio correspondiente. ( si es necesario usa el método de interpolación lineal). x −  Y= y2 – y1 ( ) +y1  − 

Yteq 1= 24.08 – 21.08 ( Yteq 2= 64.97 – 60.06 ( Yteq 3= 75.87 – 69.10 (

. − .025 .03 − .025 . − .20

) + 60.06 = 62.024 oC

.25 − .20 . − .30

) + 69.10 = 72.24 oC

Yteq 4= 81.33 – 75087 ( Yteq 5= 89.95 – 85.94 ( Yteq 6= 89.95 – 85.94 (

.40 − .30 . − 40

.50 − 40 . − .60

Yteq 8= 93.50 – 91.77 (

) + 75.87 = 80.89 oC

) + 85.94 = 86.80 oC

.70 − .60 . − .60

Yteq 7= 91.77 – 89.95 (

) + 21.08 = 23.93 oC

) + 85.94 = 88.94 oC

.70 − .60 . − .70

) + 89.95 = 90.80 oC

.80 − .70 . − .75 .80 − .75

) + 91.77 = 92.58 oC

6; Entrando con cada uno de los valores de presión absoluta (en bar), obtén en tablas el valor de volumen especifico (Vg) correspondiente. ( si es necesario usa el método de interpolación lineal). x −  Y= y2 – y1 ( ) +y1  − 

YVg 1= 45.665 – 54.254 (

. − .025

YVg 2= 6.2042 – 7.64937 (

.03 − .025 . − .20

YVg 3= 3.99345 – 5.22918 (

) + 54.254 = 46.0644 Vg

) + 7.64937=7.071318 Vg

.25 − .20 . − .30 .40 − .30

) +5.22918 =4.654812 Vg 1IV21

2

Equipo: 3

YVg 4= 3.24034 – 3.99345 ( YVg 5= 2.36500 – 2.73200 ( YVg 6= 2.36500 – 2.73200 (

. − 40

.70 − .60 . − .60

YVg 7= 2.21711 – 2.36500 ( YVg 8= 2.08700 – 2.21711 (

) +3.99345 = 3.300965 Vg

.50 − 40 . − .60

) +2.73200 = 2.6529115 Vg

) +2.73200 = 2.458768 Vg

.70 − .60 . − .70

) +2.36500 = 2.295225 Vg

.80 − .70 . − .75 .80 − .75

) +2.21711 = 2.155620 Vg

7; Completa la siguiente tablas Evento 1 2 3 4 5 6 7 8

Pabs sat ( Pa ) 2,975.5319 22,085.05917 34,648.4162 49,195.4618 62,155.5559 67,445.4431 74,718.9129 77,363.8301

T exp (K) 323.15 336.15 346.15 354.15 360.15 362.15 365.15 366.15

T sat tablas (K) 302.78 335.174 345.39 354.04 359.95 362.09 363.95 365.73

Vg m3 /Kg 46.0644 7.071318 4.654812 3.300965 2.6529115 2.458768 2.295225 2.155620

8; Traza en el mismo plano las gráfica; Pabs sat (en el eje Y) vs Texp (en el eje X), que corresponde a la curva experimental y Pabs.sat vs Ttablas, que corresponde a la curva bibliográfica. Dibuja junto a estas graficas el diagrama de fases teórico del agua, indica finalmente ¿A qué zona corresponden los valores de la curva experimental? R= Ambas corresponde a la sección liquida de punto de ebullición. Pabs sat vs Texp 90000

Y (Pa)

80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 X (K) 0 320

325

330

335

340

345

350

355

360

365

370

1IV21

3

Equipo: 3

Pabs sat vs Ttablas 90000

Y (Pa)

80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000

X (K)

0 0

50

100

150

200

250

300

350

400

Graficas el diagrama de fases teórico del agua

9; Traza la gráfica Pabs.sat vs Vg. Dibuja junto a esta grafica el diagrama de P-v teórico del agua, indicando en la gráfica ¿A qué zona corresponden los valores de la curva experimental? R= Línea de Vapor y Vapor saturado. Y (Pa)

P abs sat vs V g

90000 80000 70000 60000 50000 40000 30000

X (m3/Kg)

20000 10000 0 0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

1IV21

4

Equipo: 3

Grafica el diagrama de P-v teórico del agua,

10; Calcula el factor de compresibilidad “Z” experimental a partir de los datos de presión absoluta calculada y de las temperaturas de ebullición experimental.

   

Zexperimental =



3

R= 8314 (Pa m / kmol K) Texp= Temperatura experimental M= Masa molar del agua = 18kg/kmol 2,975.5319 Pa( 46.0644

Zexperimental 1=

8314

  

 g )(18 ) kg kmol

22,085.05917Pa( 2.5631

Zexperimental 2 =

8314

  

8314

  

8314

  

 g )(18 ) kg kmol

 kg

8314

  

8314

  

8314

    

8314

    

 g )(18 ) kg kmol

 g )(18 ) kg kmol

 kg

 = .99275  = .991246  = .99138

)(18

g ) kmol

 = 1.0168

365.15

77,363.8301Pa( 2.1856

Zexperimental 8 =

g ) kmol

363.65 

74,718.9129Pa( 2.1856

Zexperimental 7 =

)(18

360.15 

67,445.4431Pa( 2.3623

Zexperimental 6 =

 = 1.0094

354.15 

62,155.5559Pa( 2.31011

Zexperimental 5 =

 = 1.00

346.15 

49,195.4618Pa( 2.5781

Zexperimental 4 =

 g )(18 ) kg kmol

336.15 

34,648.4162Pa( 2.6383

Zexperimental 3 =

 = .917

323.15 

 g )(18 ) kg kmol

 = .98608

366.15

1IV21

5

Equipo: 3

11; Calcula el factor de compresibilidad a partir de datos bibliográficos de presión y volumen específicos. Presion de saturación Pabs sar  (Pa) 2,975.5319 22,085.05917 34,648.4162 49,195.4618 62,155.5559 67,445.4431 74,718.9129 77,363.8301 Zbiblio =

Temperatura de tablas Ttablas K 302.78 335.174 345.39 354.04 359.95 362.09 363.95 365.73

Volumen especifico Vg (m3 /kg) 46.0644 7.071318 4.654812 3.300965 2.6529115 2.458768 2.295225 2.155620

        g )(18 ) kg kmol

2,975.5319 Pa( 46.0644

Zbiblio 1=

8314

  

22,085.05917Pa( 2.5631

Zbibliol 2 =

8314

  

8314

  

 g )(18 ) kg kmol

345.39 

49,195.4618Pa( 2.5781

Zbibliol 4 =

8314

  

 g )(18 ) kg kmol

8314

    

8314

  

8314

    

8314

 g )(18 ) kg kmol

 = .99176

 g )(18 ) kg kmol

 = .99155

    

 g )(18 ) kg kmol

 = 1.020

363.95

77,363.8301Pa( 2.1856

Zbiblio 8 =

 = .9930

362.09 

74,718.9129Pa( 2.1856

Zbiblio 7 =

 = 1.010

359.95

67,445.4431Pa( 2.3623

Zbiblio 6 =

 = 1.0087

354.04 

62,155.5559Pa( 2.31011

Zbibliol 5 =

 g )(18 ) kg kmol

335.174 

34,648.4162Pa( 2.6383

Zbiblio 3 =

 = .979

302.78 

 g )(18 ) kg kmol

 = .9872

365.73

12; Obtenga los porcentajes de error “Zexp” obtenida con respecto a “Zbiblio” de datos bibliográficos. %EZexp=

 −

%EZexp 1 = %EZexp 2 = %EZexp 3 =

 .979− .917

 x100 x100 = 6.33% E

.979 1.0087− 1.00

1.0087 1.010− 1.0094 1.010

x100 = .862% E x100 = .0990% E

1IV21

6

Equipo: 3

%EZexp 4 = %EZexp 5 = %EZexp 6 = %EZexp 7 = %EZexp 8=

.9930− .99275

x100 = .0302% E

.9930 .99176− .991246 .99176 .99155− .99138  .99155 1.020− 1.0168 1.020 .9872− .98608  .9872

x100 = .0524 % E

x100 = .0171% E

x100 = .313% E

x100 = .1215% E

TABLA DE REULTADOS (Anota valores y unidades) Evento 1 2 3 4 5 6 7 8

Zexperimental .91790 1.00 1.00946 .99275 .991246 .99138 1.0168 .986083

Zbibliografico .979 1.0087 1.010 .9930 .99176 .99155 1.020 .9872

%E Z exp 6.33% E .862% E .0990% E .0302% E .0524 % E .0171% E .313% E .1215% E

CUESTIONARIO GUIA PARA EL ANALISIS DE RESULTADOS. 1.- Explica la relación que hay entre la presión de vacío y la temperatura experimental. R=Mientras el valor de la temperatura aumenta el de la prisión de vacío decrece. 2.- ¿Para qué valor de “Z” y en qué condiciones se tiene un gas ideal? R= “Z” debe ser igual a 1 y condiciones normales de presión y temperatura. 3.- De acuerdo a los valores obtenidos de factor de compresibilidad “Z”, ¿El valor de agua que se utiliza en la experimenta con se comportó como gas ideal o como gas no ideal (real)? Justifica tu respuesta. R=Gas Ideal. R=Ya en la mayoría de los eventos “Z” fue casi de 1 con valores muy cercanos a él y en el evento 2 si fue de 1.

1IV21

7

Equipo: 3

CONCLUSION

 Al realizar esta práctica calculamos el factor de compresibilidad “Z” de manera satisfactoria con valores del porcentaje de error de entre 0.0171 y 6.33 en base a valores de presión, temperatura y volumen del agua en equilibrio con su vapor después de haber realizado el experimento con un equipo de Ramsey-Young y con apoyo de tablas de vapor de agua saturada con lo que pudimos culminar la practica con valores de error ya antes mencionados mostrados en la Tabla de resultados que entran en el intervalo aceptable y comprobando mediante la comparación de las gráficas del punto 8 y 9 lo que da a entender que la práctica se efectuó correctamente, También comprendimos de una forma más adecuada la definición del valor de compresibilidad “Z”.

1IV21

8