LPG mengsel in een gesloten tank

Moderator: physicalattraction

Reageer
Berichten: 21

LPG mengsel in een gesloten tank

Hoi!
 
Na een dag of 2 onderzoek te hebben gedaan naar het volgende probleem kom ik helaas niet verder. Ik hoop dat ik met wat hulp (geen antwoorden graag!) van anderen deze vraag toch op kan lossen. Bij deze de probleemstelling:
 
De situatie is als volgt:
Op het bedrijventerrein staat een tank waarin (vloeibare) LPG wordt opgeslagen. Deze (vloeibare) LPG bestaat uit 10,886 mol% propaan & 89,114 mol% butaan. De dampdruk van dit mengsel is op 24 graden Celcius ongeveer 310264 Pa. De gesloten tank heeft een totaal volume van 60 m3. De tank is vaak gevuld met LPG op 3 verschillende niveau's, namelijk 52,8m3, 34,8m3 en 6m3.
 
Mijn taak is om te berekenen of de samenstelling van het mengsel veranderd door de dampdruk, naarmate het niveau lager wordt (of dus de verhouding propaan:butaan anders wordt doordat er bv. meer propaan verdampt dan butaan). Deze berekening moet uitgevoerd worden op twee dichtheden van het mengsel, namelijk 555 kg/m3 & 565 kg/m3.
 
Hoe moet ik beginnen? Als er onduidelijkheden over het probleem zijn dan hoor ik dat graag!
 
Met vriendelijke groet
 
Robert
 
 

Berichten: 12.263

Re: LPG mengsel in een gesloten tank

Die verandering kun je wellicht uitrekenen:
 
Veronderstel even dat de tank een soort scheidingswand in het midden heeft, en aan de ene kant propaan staat en aan de andere butaan. Beide hebben hun eigen dampdruk bij een gegeven temperatuur (neem aan dat die temperatuur voor beide gelijk blijft). 
 
Propaan heeft een hogere dampdruk, dus zal sneller verdampen als je het mengsel in de gasfase uit de tank haalt (zeg maar via een opening bovenin). Daardoor zal het restant steeds butaanrijker worden. Haal je het er via de vloeibare fase uit (zeg maar aan de onderkant) dan maakt het nagenoeg geen verschil. 
Victory through technology

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 2.326

Re: LPG mengsel in een gesloten tank

@Robertttt
Als dit een vraagstuk is plaats dan een foto van het gehele vraagstuk, niet slechts jouw interpretatie ervan.

Berichten: 21

Re: LPG mengsel in een gesloten tank

Pinokkio schreef: @Robertttt
Als dit een vraagstuk is plaats dan een foto van het gehele vraagstuk, niet slechts jouw interpretatie ervan.
 
Het is niet echt een vraagstuk, meer een opdracht voor mijn stage die ik zelf heb uitgevonden.
Ok'e, ik heb nu berekend wat het aantal mol is beide componenten in de damp door middel van het volgende:
 
Met behulp van pV=nRT kan ik de concentratie n/V berekenen. Omdat ik het volume van het dampgedeelte weet kan ik vervolgens berekenen hoeveel mol mengsel zich in de dampfase bevindt. Met de formule pvapour/ptotal kan ik berekenen wat de fracties propaan & butaan in de dampfase zijn. Dit vermenigvuldigen met het aantal mol geeft vervolgens het aantal mol propaan en butaan in de dampfase.
 
Vanaf hier loop ik alleen vast...

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 2.326

Re: LPG mengsel in een gesloten tank

Met behulp van pV=nRT kan ik de concentratie n/V berekenen. Omdat ik het volume van het dampgedeelte weet kan ik vervolgens berekenen hoeveel mol mengsel zich in de dampfase bevindt. Met de formule pvapour/ptotal kan ik berekenen wat de fracties propaan & butaan in de dampfase zijn. Dit vermenigvuldigen met het aantal mol geeft vervolgens het aantal mol propaan en butaan in de dampfase.
Ik ben benieuw naar de getallen die je berekend hebt.

Berichten: 21

Re: LPG mengsel in een gesloten tank

Pinokkio schreef: Ik ben benieuw naar de getallen die je berekend hebt.
 
De hoeveelheden mol in de dampfase bij een LPG niveau van 52.8 m3 zijn 0.294 mol propaan en 0.611 mol butaan. Als ik nu die hoeveelheden mol van de beginhoeveelheden (in de vloeibare fase, nog zonder dampfase dus) afhaal, dan heb ik de hoeveelheden mol in de vloeibare fase bij VLE, klopt dat? Hieruit kan ik dan vervolgens nieuwe fracties berekenen, en daaruit kan ik concluderen of de verhouding propaan : butaan veranderd of niet.
 
Stel dat nu het LPG niveau daalt van 52.8 m3 naar 34.8 m3. Moet ik dan de berekende eindfracties van 52.8 m3 gebruiken & die vervolgens vermenigvuldingen met het nieuwe volume zodat ik daaruit mijn nieuwe samenstelling heb?

Berichten: 12.263

Re: LPG mengsel in een gesloten tank

Hoe heb je dat zo uitgerekend?
 
Met alleen pV = nRT kom je er natuurlijk nooit, die formule gaat over ideale gassen die onder geen beding vloeibaar kunnen worden. 
 
Anderzijds neem ik aan dat er gewoon tabellen zijn voor de dampdruk van propaan en butaan bij een gegeven temperatuur, en je daarmee de relatieve verdamping van beide componenten wel kunt inschatten. 
 
Overigens moet je wel even letten op de molmassa's als je tabellen voor dampdruk gaat hanteren maar eigenlijk de massaverhouding in de vloeibare fase wilt weten, propaan heeft uiteraard een lagere molmassa, maar wat de dichtheden van diverse propaan/butaan mengsels bij een specifieke druk en temperatuur zijn zal wellicht ook tabellenwerk zijn. 
 
Soms frustrerend, maar in dit soort gevallen moet je meten om te weten, of in ieder geval andermans metingen weten te vinden ;)
Victory through technology

Berichten: 21

Re: LPG mengsel in een gesloten tank

Benm schreef: Hoe heb je dat zo uitgerekend?
 
Met alleen pV = nRT kom je er natuurlijk nooit, die formule gaat over ideale gassen die onder geen beding vloeibaar kunnen worden. 
 
Anderzijds neem ik aan dat er gewoon tabellen zijn voor de dampdruk van propaan en butaan bij een gegeven temperatuur, en je daarmee de relatieve verdamping van beide componenten wel kunt inschatten. 
 
Overigens moet je wel even letten op de molmassa's als je tabellen voor dampdruk gaat hanteren maar eigenlijk de massaverhouding in de vloeibare fase wilt weten, propaan heeft uiteraard een lagere molmassa, maar wat de dichtheden van diverse propaan/butaan mengsels bij een specifieke druk en temperatuur zijn zal wellicht ook tabellenwerk zijn. 
 
Soms frustrerend, maar in dit soort gevallen moet je meten om te weten, of in ieder geval andermans metingen weten te vinden ;)
 
Nee snap ik, ik zelf had ook al een vermoeden dat dit niet de goede kant op gaat haha.
 
Ik neem aan dat ik de dampdrukken gewoon met Antoine vergelijking of met een vergelijking die in een boek staat (met veel constanten) kan berekenen? Die zijn uiteraard voor de pure componenten, maar als ik de waarden van de pure componenten vermenigvuldig met de molfracties van de stoffen die ik heb, dan krijg ik gewoon de dampdruk voor de fracties propaan en butaan.
 
Ik heb de LCL en UCL dichtheden van het mengsel, deze zijn 555 kg/m3 & 565 kg/m(scheelt weer tabellenwerk).
 
Ik denk dat ik hier een integraalvergelijking voor op moet stellen met als functie van het volume van de tank of de tijd (dan verwerk ik het debiet van de pomp in de formule). Dit was alleen niet m'n sterkste punt op school, maar een poging wagen kan nooit kwaad!

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 2.326

Re: LPG mengsel in een gesloten tank

Dampdrukken van pure componenten kun je inderdaad berekenen met de juiste formules.
Gebruik ook Wet van Raoult.
 
Deze (vloeibare) LPG bestaat uit 10,886 mol% propaan & 89,114 mol% butaan.
Overigens bestaat butaan uit twee componenten: normaal-butaan (n-butaan) en iso-butaan (i-butaan) dus je huidige compositie is eigenlijk niet nauwkeurig genoeg,

Berichten: 21

Re: LPG mengsel in een gesloten tank

Pinokkio schreef:  
Dampdrukken van pure componenten kun je inderdaad berekenen met de juiste formules.
Gebruik ook Wet van Raoult.
 
 
 
Overigens bestaat butaan uit twee componenten: normaal-butaan (n-butaan) en iso-butaan (i-butaan) dus je huidige compositie is eigenlijk niet nauwkeurig genoeg,
 
 
Het berekenen van de dampdrukken lukt wel idd. Er wordt in dit geval gewerkt met n-butaan. Ik loop alleen vast bij het berekenen van de hoeveelheden mol in de dampfase. De fracties lukt wel (yi = pi / p * xi). Als ik dan het totaal aantal mol weet dat zich in de dampfase bevindt en dit vermenigvuldig met de fracties, dan heb ik het aantal mol per soort chemicali in het mengsel. 

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 2.326

Re: LPG mengsel in een gesloten tank

En wat is dan precies je probleem?
 
Zonder je resultaten is overigens voor niemand duidelijk of het het juist doet of niet.

Reageer