Viscosità dei Gas
A) Alcuni valori di Viscosità di Gas
Viscosità di alcuni Gas (µG = centipoise)
La viscosità può essere ricavata con il nomogramma di Figura 1
Gas X Y Gas X Y
Acetico Acido Acetone Acqua Acetilene Ammoniaca Aria
Argon Azoto Benzene Bromo Butene Butilene
Carbonio Biossido Carbonio Disolfuro Carbonio Monossido Cianogeno
Cicloesano Cloro
Cloroformio Elio
Etano Esano (n) Etil Acetato Etil Alcol EtilCloruro EtilEtere Etilene Fluoro
7,7 8,9 8,0 9,8 8,4 11,0 10,5 10,6 8,5 8,9 9,2 8,9 9,5 8,0 11,0 9,2 9,2 9,0 8,9 10,9 9,1 8,6 8,5 9,2 8,5 8,9 9,5 7,3
14,3 13,0 16,0 14,9 16,0 20,0 22,4 20,0 13,2 19,2 13,7 13,0 18,7 16,0 20,0 15,2 12,0 18,4 15,7 20,5 14,5 11,8 13,2 14,2 15,6 13,0 15,1 23,8
Freon-11 Freon-12 Freon-21 Freon-22 Freon-113 Idrogeno 3H2 + N2
Idrogeno Bromuro Idrogeno Cloruro Idrogeno Cianuro Idrogeno Ioduro Idrogeno Solfuro Iodio
Mercurio Metano
Metil Alcol
Nitrosile Cloruro Ossido Nitrico Ossido Nitroso Ossigeno
Pentano Propano
Propil Alcol Propilene
Solfuro Diossido Toluene
2,3,3-TriMetilButano Xeno
10,6 11,1 10,8 10,1 11,3 11,2 11,2 8,8 8,8 9,8 9,0 8,6 9,0 5,3 9,9 8,5 8,0 10,9 8,8 11,0 7,0 9,7 8,4 9,0 9,6 8,6 9,5 9,3
15,1 16,0 15,3 17,0 14,0 12,4 17,2 20,9 18,7 14,9 21,3 18,0 18,4 22,9 15,5 15,6 17,6 20,5 19,0 21,3 12,8 12,9 13,4 13,8 17,0 12,4 10,5 23,0
Perry J.H. “Chemical Engineers Handbook” 3d/4th/5th edition McGraw-Hill Book Company, Inc.,New York, 1950/1963/1973
B) Metodi di Predizione
La viscosità di un Gas puro alla pressione di 1 ATA può essere calcolata con la seguente formula:
µG = [1,286.MG 1/2.PC
2/3.TR]/[104] centipoise
µG = Viscosità Gas centipoise
MG = Peso Molecolare Gas Kg/Kmole PC = Pressione Critica Gas ATA
TR = Temperatura Ridotta Gas = T/TC Adimensionale T = Temperatura Gas °K
TC = Temperatura Critica Gas °K
Una altra valutazione della viscosità di un Gas puro alla pressione di 1 ATA può essere così ottenuta:
µG = [33,3.(MG
.TC)(1/2)].ØG /[VC
2/3.104] centipoise
ØG = [1,058.TR(0,645)]-0,261/[(1,9.TR)0,9.Log1,9.Tr] (formula applicabile per TR > 0,3)
µG = Viscosità Gas centipoise
MG = Peso Molecolare Gas Kg/Kmole TC = Temperatura Critica Gas °K
VC = Volume Critico Gas dm3/Kmole TR = Temperatura Ridotta Gas = T/TC Adimensionale T = Temperatura Gas °K
Questa formula presenta una deviazione del 3% media e del 15% max
Una ulteriore valutazione della viscosità di un Gas puro o di una Miscela di Gas può essere ottenuta utilizzando il diagramma generalizzato di Fig.2 riportato da Hougen & Watson-Chemical Process Principles – John Wiley & Sons da cui noto il Valore della Viscosità Critica, Pressione Critica e temperatura Critica può essere ricavato il valore della viscosità a qualsiasi altra pressione e temperatura.
µG = µc
.µR centipoise
µG = Viscosità Gas centipoise
µR = Viscosità Ridotta Gas (Hougen & Watson) Adimensionale
µC = Viscosità Critica centipoise
PC = Pressione Critica Gas ATA TC = Temperatura Critica Gas °K
PR = Pressione Ridotta Gas = P/PC Adimensionale P = Pressione Gas ATA
TR = Temperatura Ridotta Gas = T/TC Adimensionale T = Temperatura Gas °K
Il metodo di Hougen & Watson consente inoltre di estrapolare un valore di viscosità noto ad una pressione e temperatura a qualsiasi altra pressione e temperatura.
C) Variazione della viscosità con la Temperatura
Se è noto un valore di viscosità µG1 alla temperatura T1,si può conoscere un secondo valore µG2 alla temperatura T2,usando la seguente formula:
µG2 = µG1
.[T2/T1)3/2.(T1+1,47.TB)]/[T2+1,47.TB)]
µG = Viscosità Gas centipoise
T = Temperatura Gas °K TB = Temperatura normale di ebollizione °K
La metodologia di Hougen & Watson riportata al punto B consente il calcolo della viscosità a qualsiasi temperatura.
Il metodo di Hougen & Watson consente inoltre di estrapolare un valore di viscosità noto ad una pressione e temperatura a qualsiasi altra pressione e temperatura.
D)Variazione della viscosità con la Pressione
La metodologia di Hougen & Watson riportata al punto B consente il calcolo della viscosità a qualsiasi Pressione.
Il metodo di Hougen & Watson consente inoltre di estrapolare un valore di viscosità noto ad una pressione e temperatura a qualsiasi altra pressione e temperatura.
E) Miscele di Gas
µGM = [∑Yi·Mi
1/2·µGi]/[∑Yi·Mi 1/2] dove:
Yi = frazione molare del Componente i µGi = viscosità del componente i
∑sommatoria = [Y1 .M1
(1/2).
µG1+...+YN .MN
1/2.µGN)]/[Y1 .M1
(1/2)
+...+YN .MN
1/2] Questa formula è accurata al 2-3% con l’eccezione di miscele contenenti idrogeno per le quali l’approssimazione può raggiungere il 10% per bassi contenuti di idrogeno ed il 25% per contenuti di idrogeno pari al 25%.
Una ulteriore valutazione della viscosità di una Miscela di Gas può essere ottenuta utilizzando il diagramma generalizzato di Fig.2 riportato da Hougen & Watson – Chemical Process Principles – John Wiley & Sons da cui noto il Valore della Viscosità Critica, Pressione Critica e temperatura Critica dei componenti la miscela di gas può essere ricavato il valore della viscosità della miscela di Gas a qualsiasi altra pressione e temperatura.
µGM = µcM
.µRM centipoise µGM = Viscosità Miscela Gas centipoise
µRM = Viscosità PseudoRidotta Gas(Hougen & Watson ) Adimensionale µCM = Viscosità PseudoCritica Miscela Gas centipoise PCM = Pressione PseudoCritica Miscela Gas ATA
TCM = Temperatura PseudoCritica Miscela Gas °K
PRM = Pressione PseudoRidotta Gas = P/PCM Adimensionale P = Pressione Miscela Gas ATA
TRM = Temperatura PseudoRidotta Gas = T/TCM Adimensionale T = Temperatura Miscela Gas °K
TCM = [∑Yi·TCi] PCM = [∑Yi·PCi]
dove: Yi = frazione molare del Componente i TCi = Temperatura Critica del componente i
∑ = sommatoria = [Y1
.TC1+...+YN . YN
.TCN]
PCi = Temperatura Critica del componente i
∑ = sommatoria = [Y1
.PC1+...+YN .PCN]
Il metodo di Hougen & Watson consente inoltre di estrapolare un valore di viscosità noto ad una pressione e temperatura a qualsiasi altra pressione e temperatura.
Figura 1
Costanti Critiche
Temperatura(Tc) Pressione(Pc) Conducibilità(Kc) Viscosità(µc)
SOSTANZA (°C)Tc (Ata) Pc (Kcal/mh°C) Kc
µc (cp)
Acetone 229,5 48,5 0,0596 0,0286
Acetilene 36,0 63,7 0,0506 0,0236
Acido Cloridrico 51,4 84,4 0,0387 0,0356 Acido Cianidrico 183,5 51,6 0,0604 0,0319
Acqua 374,0 225,6 0,1302 0,0497
Aria -140,5 38,5 0,0246 0,0194
Ammoniaca 132,0 115,3 0,0909 0,0311
Anidride Carbonica 31,0 75,4 0,0363 0,0344 Anidride solforosa 157,0 80,4 0,0354 0,0414
Argo -122,0 49,7 0,0202 0,0264
Azoto -147,0 34,6 0,0234 0,0181
Benzene 288,5 50,2 0,0635 0,0314
n-Butano 153,0 37,2 0,0566 0,0239
Ossido di Carbonio -139,0 36,2 0,0271 0,0189
Cloroformio 263,0 55,6 0,0335 0,0408
Cicloesano 281,0 41,8 0,0750 0,0286
Etano 32,0 49,8 0,0432 0,0211
Etilacetato 251,2 39,0 0,0644 0,0303
Etilcloruro 187,0 53,8 0,0563 0,0347
Etiletere 193,8 36,7 0,0627 0,0269
Etilene 9,9 52,2 0,0411 0,0214
Elio -268,1 2,3 0,0131 0,0026
n-Esano 234,5 31,0 0,0673 0,0247
Idrogeno -240,0 13,2 0,0545 0,0035
Isobutano 135,0 37,2 0,0566 0,0239
Isopentano 188,0 34,0 0,0607 0,0239
Isopropanolo 235,0 54,7 0,0732 0,0297
Kripto -63,0 55,9 0,0137 0,0397
Metano -82,0 47,4 0,0424 0,0161
Metanolo 240,0 81,3 0,0923 0,0375
Metilcloruro 143,1 68,0 0,0405 0,0339
Neon -228,7 26,8 0,0185 0,0158
Ossido Azoto (NO) -94,0 67,1 0,0348 0,0256
Ossigeno -119,0 51,4 0,0296 0,0253
Protossido Azoto (N2O) 36,5 74,0 0,0394 0,0331
n-Pentano 196,5 34,5 0,0619 0,0239
Propano 96,5 43,4 0,0510 0,0228
Propilene 91,5 46,9 0,0472 0,0231
Toluene 321,0 41,5 0,0680 0,0306
Xeno 16,6 60,2 0,0119 0,0492
FIGURA 2
Bibliografia: Petr. Ref. Vol. 32, Giugno 1953, pag. 127
BIBLIOGRAFIA Perry. Chemical Engineers’ Handbook
Gallant. Phisical Properties of Hydrocarbons
Reid, Prausnitz, Sherwood. The Properties of Gases and Liquids Tredici. Impianti Chimici I
Hougen & Watson. Chemical Process Principles–John Wiley & Sons
