Determinación de las propiedades de transporte en mezclas multicomponentes

Abstract

En esta tesis doctoral se han analizado las propiedades de transporte en mezclas ternarias. El objetivo general de la misma es la determinación de los coeficientes de termodifusión, difusión molecular y Soret en mezclas ternarias. Por una parte se han determinado los coeficientes de termodifusión tanto en mezclas binarias como ternarias, mediante la técnica termogravitacional. Por otra parte, se han determinado los coeficientes de difusión molecular en mezclas binarias y ternarias mediante la técnica sliding symmetric tubes (SST). Los coeficientes Soret tanto de mezclas binarias como ternarias se han determinado a partir de la combinación de los coeficientes de termodifusión y difusión molecular. Durante esta tesis doctoral se ha desarrollado una nueva metodología experimental para determinar los coeficientes de difusión molecular en mezclas ternarias mediante la técnica SST. Esto, junto con la medición de los coeficientes de termodifusión, ha hecho posible la determinación de los coeficientes Soret en mezclas ternarias. Concretamente, se han medido estos coeficientes para las seis concentraciones de la mezcla ternaria formada por 1,2,3,4-Tertrahidronaftalina (THN), Isobutilbenceno (IBB) y n-Dodecano (nC12), correspondientes al proyecto DCMIX1. Además, dentro de este proyecto, se ha llevado a cabo el primer benchmark en mezclas ternarias junto con otros cinco equipos a escala internacional. En este trabajo de benchmark se han medido los coeficientes de transporte de la mezcla THN-IBB-nC12 a concentración másica de 0,80-0,10-0,10 y a 25°C mediante diferentes técnicas experimentales y en diferentes condiciones de gravedad. Los resultados han mostrado en general un buen acuerdo, lo que ha supuesto un gran avance en el estudio del fenómeno de la termodifusión en mezclas ternarias. Además, se han determinado los coeficientes de termodifusión de la mezcla ternaria formada por 1-Metilnaftaleno (MN), Tolueno (Tol) y n-Decano (nC10) a ocho concentraciones y a 25°C. El estudio del coeficiente de termodifusión de estas dos mezclas ternarias ha propiciado el desarrollo de una regla de combinación que permite predecir los coeficientes de termodifusión en mezclas ternarias a partir de estos coeficientes en las mezclas binarias correspondientes. Por otra parte, se ha continuado con el estudio de las mezclas binarias. En concreto, se han analizado 13 sistemas binarios formados por MN, Tol y nCi (para i = 6, 8, 10, 12, 14 y 16) a 25°C. Se ha medido el coeficiente de termodifusión de estos sistemas a varias concentraciones (77 mezclas) mediante la técnica termogravitacional. Además, se han determinado los coeficientes de difusión molecular mediante la técnica SST para estos 13 sistemas a concentración másica de 0,50. Por último, se han determinado los coeficientes Soret correspondientes a estas 13 mezclas binarias. Los resultados experimentales en mezclas binarias han permitido realizar un análisis del efecto de las propiedades de la mezcla como viscosidad o masa molecular, sobre los coeficientes de termodifusión, difusión molecular y Soret.