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Auteur(s)
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Bernard LE NEINDRE : Directeur de recherches au CNRS Laboratoire d’ingénierie des matériaux et des hautes pressionsUniversité Paris-Nord
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le point critique est un point singulier du diagramme de phase d’un fluide pur situé à l’extrémité de la courbe de saturation. Il est défini par trois constantes : une température, une pression et un volume caractéristiques.
La température critique est la limite supérieure de la température de liquéfaction. La pression critique est la limite supérieure de la pression de vapeur saturante et le volume critique est la limite commune aux volumes massiques du liquide saturé et de la vapeur saturante.
La connaissance des propriétés critiques des fluides est indispensable pour l’étude et le fonctionnement de nombreux procédés qui utilisent des fluides aux températures et pressions élevées. Par exemple, dans l’extraction supercritique, qui promet d’avoir un meilleur rendement énergétique que les procédés de séparation traditionnels comme la distillation et l’extraction liquide-liquide, il est important de connaître les conditions opératoires près du point critique afin d’optimiser le pouvoir solvant. En outre, les propriétés critiques sont importantes pour prédire les propriétés thermodynamiques et de transport à l’aide du principe des états correspondants. Ainsi, la température critique, la pression critique et le volume ou la masse volumique critiques sont des constantes des fluides purs couramment utilisées comme paramètres de réduction des grandeurs thermodynamiques. Cette application est importante dans les simulations ou les études de procédés, quand des propriétés comme les pressions de vapeur ou les enthalpies de vaporisation doivent être connues dans un large domaine de conditions expérimentales.
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Estimation des constantes critiques
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1. Principe des états correspondants
Le principe des états correspondants a été utilisé pour calculer les volumes spécifiques ou les masses volumiques des fluides, à partir de corrélations généralisées du facteur de compressibilité (Z = pV / RT ) représenté en fonction des températures et pressions réduites (T R et p R ).
Rappelons que :
avec :
- Tc :
- température critique
- pc :
- pression critique
- R :
- constante molaire des gaz.
Des courbes moyennes Z = f (T R , p R ) ont été tracées par différents auteurs, notamment par Nelson et Obert , Breedveld et Prausnitz . Sur des graphiques généraux d’une trentaine de gaz, représentant Z en fonction de p R , Nelson et Obert ont tracé les courbes de volumes pseudo-réduits
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Principe des états correspondants
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - NELSON (L.C.), OBERT (E.F.) - Generalized PVT properties of gases - . Trans. Am. Soc. Mech. Eng. 76, p. 1057-66 (1954).
-
(2) - BREEDVELD (G.J.F.), PRAUSNITZ (J.M.) - Thermodynamic properties of supercritical fluids and their mixtures at very high pressure - . Am. Inst. Chem. Eng. J., 19, p. 783-96 (1973).
-
(3) - PITZER (K.S.) - Volumetric and thermodynamic properties of fluids. I. Theoretical basis and virial coefficients - . J. Am. Chem. Soc., 77, p. 3427-33 (1955).
-
(4) - RIEDEL (L.) - A new universal vapor-pressure equation. I The extension of the theorem of corresponding states - . Chem. Ing. Tech. 26, p. 83-9 (1954).
-
(5) - LYDERSEN (A.L.), GREENKORN (R.A.), HOUGEN (O.A.) - Generalized thermodynamic properties of pure fluids - . University of Wisconsin, Coll. Eng. Exp. Stn. Report no 4, Madison, Wisconsin., oct. 1955.
-
(6) - HOUGEN (O.A.), WATSON...
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