Determinación de las propiedades termofísicas y propiedades de transporte en mezclas binarias líquidas bajo condiciones de alta presión

Abstract

In this doctoral thesis, mass transport phenomena have been analyzed. These phenomena have becomed a central aspect to study due to their wide application in different fields. In order to experimentally determine properties such as density, thermal expansion coefficient, and mass expansion coefficient, a high-pressure density meter has been setup. A calibration process has been established that relates the period of vibration of the system to the density of the fluid. The calibration parameters vary depending on the fluid being analyzed and the temperature and pressure conditions in which it is studied. The dynamic viscosity under high pressure conditions has been determined through a high pressure viscometer. The values obtained for the thermophysical properties under high pressure conditions have been compared as far as possible, with other published results, thus showing the suitability of the two installations (densimeter and high pressure viscometer). Through the thermogravitational technique used by means of the cylindrical configuration column, the thermodiffusion coefficient has been determined under high pressure conditions. The results obtained have provided the elaboration of quantitative correlations that allow determining the thermodiffusion coefficient of binary mixtures composed of normal alkanes under high pressure conditions. In collaboration with the Laboratory of Fluides Complexes et leurs Réservoirs of the University of Pau et Pays de l’Adour, the optical technique has been used to determine the molecular diffusion coefficient of two binary systems under high pressure conditions. Through the indirect method that consists of combining the results of the thermodiffusion and molecular diffusion coefficients, the effect of pressure on the Soret coefficient in binary mixtures has been analyzed.

Honako doktorego tesian, masa garraio fenomenoak aztertu dira. Arlo desberdinetan duten aplikazio zabala dela eta aztertuko garrantzitsuak diren alderdi nagusiak bilakatu dira eta. Dentsitatea, tenperatura hedapen koefizientea eta masa hedapen koefizientea bezalako propietateak esperimentalki neurtzeko, presiopean lan egiten duen dentsimetro bat egokitu da. Kalibrazio prozesu bat eratu da non sistemaren bibrazio-aldia fluidoaren dentsitatearekin lotzen duen. Kalibrazio parametroak, hau da erreferentzi fluidoak, aztertzen ari diren nahasketaren, tenperatura eta presio baldintzen arabera aldatzen dira. Presiopean lan egiteko gai den biskosimetro bat zehaztu da biskosidade dinamikoa presio altutan nehurtu ahal izateko. Presiopean lortutako propietate termofisikoetarako balioak, ahal den neurrian argitaratutako beste emaitza batzuekin alderatu dira; honen bidez bi instalazioen egokitasuna frogatu da: dentsimetroa eta presio altuko biskometroa. Konfigurazio zilindrikoaren zutabearen bidez erabilitako termograbitazio teknikari esker, termodifusio koefizientea presio altutako baldintzetan neurtu da. Lortutako emaitzek, alkano normalez osatutako nahasketen termodifusio koefizientea presio altuko egoeratan zehazten duten korrelazio kuantitatiboak garatu dira Lortutako emaitzek presio altuko baldintzetan alkano normalez osatutako nahasketa bitarreko termodifusio koefizientea zehazteko aukera ematen duten korrelazio kuantitatiboak landu dituzte. Iparraldean dagoen Pau et Pays de l’Adour unibertsitatean Fluides Complexes et leurs Réservoirs Laborategian teknika optikoa erabili da presio altuko baldintzetan bi sistema bitarrek duten difusio molekularreko koefizientea zehazteko. Termodifusioaren eta difusio molekularraren koefizienteen emaitzen konbinazioan datzan zeharkako metodoaren bidez, presioak Soret koefizientean izan duen eragina aztertu da nahasketa bitarretan.

En esta tesis doctoral, se han analizado los fenómenos de transporte de masa que actualmente se han convertido en un aspecto central a estudiar debido a su amplia aplicación en diferentes campos. Para determinar experimentalmente las propiedades como la densidad, el coeficiente de expansión térmica y el coeficiente de expansión másica, se ha habilitado un densímetro de alta presión. Se ha establecido un proceso de calibración que relaciona el periodo de vibración del sistema con la densidad del fluído. Los parámetro de calibración varían en función del fluído que se analice y las condiciones de temperatura y presión en las que se estudie. La viscosidad dinámica bajo condiciones de alta presión ha sido determinada a través de un viscosímetro de alta presión. Los valores obtenidos de las propiedades termofísicas bajo condiciones de alta presión han sido comparados en la medida de lo posible, con otros resultados publicados, mostrando así la idoneidad las dos instalaciones (densímetro y viscosímetro de alta presión). A través de la técnica termogravitacional empleada mediante la columna de configuración cilíndrica, se ha determinado el coeficiente de termodifusión bajo condiciones de alta presión. Los resultados obtenidos han proporcionado elaborar correlaciones cuantitativas que permiten determinar el coeficiente de termodifusión de mezclas binarias compuestas por alcanos normales bajo condiciones de alta presión. En colaboración con el Laboratorio de Fluides Complexes et leurs Réservoirs de la Universidad de Pau et Pays de l’Adour se he empleado la técnica óptica para la determinación del coeficiente de difusión molecular de dos sistemas binarias bajo condiciones de alta presión. A través del método indirecto que consiste en combinar los resultos de los coeficientes de termodifusión y difusión molecular, se ha analizado el efecto de la presión sobre el coeficiente Soret en mezclas binarias.