Modelación de la viscosidad dinámica de Fluidos Newtonianos a partir de la Teoría de Eyring y la Energía Libre de Helmholtz Residual

• Autores: Luis Fernando Cardona Palacio
• Localización: Revista EIA, ISSN-e 1794-1237, Vol. 19, Nº. 38, 2022
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Modeling the dynamic viscosity of Newtonian Fluids using the Eyring’s Theory and the Residual Helmholtz Free Energy
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• Resumen
  • español

    En este trabajo se modela la viscosidad dinámica de fluidos newtonianos a partir de la teoría de Eyring junto con la energía libre de Helmholtz residual. Para la estimación de esta energía se utiliza una versión modificada de la ecuación cúbica de estado de Peng-Robinson. Los da-tos pseudo-experimentales han sido obtenidos a partir de dos bases de datos (DIPPR y NIST) más utilizadas en el desarrollo de modelos termodinámicos, donde los datos de la DIPPR son utilizados para obtener los parámetros y generalización del modelo y la NIST para evaluar las capacidades predictivas de la generalización. Los parámetros ajustables del modelo se han determinado a partir de datos en la zona coexistencia líquido-vapor para n-alcanos y n-alcoholes. Posteriormente estos parámetros se han generalizado utilizando expresiones matemáticas simples que dependen del peso molecular de cada sustancia. Se evalúan las capacidades predictivas del modelo en condiciones de una sola fase líquida y vapor. Las des-viaciones absolutas durante el proceso de correlación son menores de 3,27%, mientras que en el proceso de predicción son menores de 5,60%. El modelo generalizado es extendido a mezclas binarias utilizando una regla de mezcla simple sin y con coeficientes de interacción. Los datos experimentales de mezclas binarias son obtenidos de diferentes trabajos desarro-llados en la literatura, con desviaciones absolutas de 8,19% (sin coeficientes de interacción binaria) y 3,45% (con coeficientes de interacción binaria), respectivamente. Finalmente, el modelo es comparado con otros en la literatura utilizando un análisis de varianza que logre establecer si hay una diferencia estadísticamente significativa entre las desviaciones de los modelos utilizados en la comparación. Los resultados estadísticos muestran que el modelo desarrollado en este trabajo proporciona resultados aceptables.

  • English

    In this work, the dynamic viscosity of Newtonian fluids is modeled using Eyring's theory and the residual Helmholtz free energy. In order to estimate this energy, a modified Peng-Robinson cubic equation of state is applied. The pseudo-experimental data have been obtained from two databases (DIPPR and NIST databses) most commonly used in the development of thermody-namic models, where DIPPR data are used to obtain the parameters and generalization of the model and the NIST data are used to evaluate the predictive capabilities of the generalization procedure. The adjustable parameters of the model have been determined from data in the liquid and vapor coexistence for n-alkanes and n-alcohols. Later these parameters have been generalized using simple mathematical expressions that depend on the molecular weight of each substance. The predictive capabilities of the model are evaluated in the liquid and vapor single-phases. The absolute deviations during the correlation process are below 3.27%, while in the prediction process they are below 5.60%. The generalized model is extended to binary mixtures using a simple mixture rule with one interaction parameter. The experimental data of the mixtures are obtained from different literature works and the absolute deviations are around 8.19% (without binary interaction coefficients) and 3.45% (with binary interaction coefficients). Finally, the model is compared with others in the literature using an analysis of variance in order to establish if there is a statistically significant difference between the deviations of the models used in the comparison. The statistical results show that the model developed in this work provides acceptable results.