Comprender, analizar y modelar el comportamiento de fases de mezclas fluidas a altas
presiones es fundamental en el desarrollo de procesos de separación y en las distintas
aplicaciones de fluidos supercríticos. Con el fin de simular y optimizar los procesos que
involucren equilibrios de fases fluidas en amplios rangos de condiciones, son de gran
utilidad las herramientas de software para el cálculo y visualización de diagramas de
fases de mezclas, utilizando ecuaciones de estado (EDE). En esta tesis se propusieron e
implementaron algoritmos de cálculo para distintos objetos termodinámicos del
equilibrio entre fases de sistemas ternarios. Tales objetos incluyen superficies y líneas
(divariantes) críticas, superficies y líneas (divariantes) trifásicas, líneas (univariantes)
críticas terminales, y líneas (univariantes) tetrafásicas. Para cada tipo de línea se
identificaron los puntos terminales correspondientes, y se propusieron procedimientos
para la obtención de un primer punto convergido, a partir del cual iniciar la construcción
altamente automatizada de la línea considerada. Esta automatización se debe a la
implementación de un método de continuación numérica (MCN), que se aplicó a todas
la líneas computadas en esta tesis. El MCN permite calcular curvas multidimensionales
altamente no lineales, minimizando la necesidad de intervención por parte del usuario.
En este trabajo se propuso una nomenclatura para los objetos ternarios de equilibrio
entre fases fluidas la cual se considera más sistemática y expresiva que las utilizadas
hasta el momento en la literatura. Las lineas univariantes de un sistema ternario se
conectan entre sí formando, en el plano presión-temperatura, redes de complejidad
variable, dependiendo de los valores de los parámetros de la ecuación de estado
adoptada. En este trabajo se propuso y aplicó un procedimiento que permite
sistemáticamente computar las mencionadas redes. Una red de líneas univariantes de un
sistema ternario, junto con las líneas univariantes de los subsistemas binarios y de los
compuestos puros, conforman el “mapa característico del comportamiento de fases
fluidas de un sistema ternario”. El procedimiento de generación de mapas característicos
se plasmó en un algoritmo de aplicación general para construirlos. Se computaron
numerosos mapas característicos en amplios rangos de condiciones, los cuales muestran
topologías no observadas previamente en la literatura. / The understanding, analysis and modeling of the phase behavior of fluid mixtures at
high pressure is of fundamental importance in the development of separation processes
and in applications of supercritical fluids. Software tools for the computation and
visualization of phase diagrams of mixtures based on equations of state (EoS), are very
useful for the simulation and optimization of processes involving fluid phase equilibria
over wide ranges of conditions. In this work, algorithms for calculating phase
equilibrium thermodynamic objects of ternary systems were proposed and implemented.
The objects considered were (divariant) critical surfaces and lines, (divariant) threephase
surfaces and lines, (univariant) critical end lines and (univariant) four-phase lines.
Endpoints were identified for each type of equilibrium line. Besides, procedures for
obtaining a first converged point, to be used for starting off the highly automated
building of the considered line, were proposed. Such automation is due to the
implementation of a numerical continuation method (NCM) which was applied to all
lines computed in this work. The NCM makes possible to calculate highly nonlinear
multidimensional curves, minimizing the need for user intervention. In this work, a
naming system for ternary fluid phase equilibrium objects was proposed, which is
considered to be more systematic and suggestive than those used so far in the literature.
The univariant lines of a ternary system connect to each other, in a network of a level of
complexity that depends on the values of the parameters of the adopted EoS. The
network is best seen on a pressure-temperature chart. In this work, a procedure that
makes possible to systematically compute the mentioned networks was proposed and
applied. A “characteristic map of the fluid phase behavior of a ternary system” is made
of a network of ternary, binary and unary univariant lines, where the binary and unary
lines correspond, respectively, to the binary subsystems and to the pure compounds of
the considered ternary system. The procedure for the generation of characteristic maps
led to the definition of an algorithm of general applicability for building them. Several
characteristic maps showing topologies not previously reported in the literature were
computed over wide ranges of conditions.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uns.edu.ar/oai:repositorio.bc.uns.edu.ar:123456789/436 |
| Date | 27 March 2014 |
| Creators | Pisoni, Gerardo Oscar |
| Contributors | Zabaloy, Marcelo Santiago, Cismondi Duarte, Martín |
| Publisher | Universidad Nacional del Sur |
| Source Sets | Universidad Nacional del Sur |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
| Rights | 0 |
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