test.sagews

# Proyecto IQ 0335.
# Subgrupo 2 (n-butano, n-hexano, tolueno)
#
# Estudiantes:
# Alberto Chaves, B51994
# Maria Fernanda Rivera, B55896
# Luis Diego Rivera, B45781
# Isberto Martinez, B13913

print("Proyecto IQ O335, Parte A)")


#Se definen las fracciones de alimentación que le ingresan al sistema.
z1 = 0.35
z2 = 0.30
z3 = 0.35

#Se define la temperatura, la cual es constante.
T = 70

#Se crea una función para la presión de saturación la cual depende de 3 parámetros que varian respecto al componente, la misma se guarda como psat.
def psat(A, B, C):
    var1 = C + T
    var1 = B/var1
    var1 = A - var1
    res = exp(var1)
    return res

p1sat = psat(13.6608, 2154.70, 238.789) #Evalúa psat con las constantes de Antoine para el n-butano y lo guarda como p1sat.

p2sat = psat(13.8193, 2696.04, 224.317) #Evalúa psat con las constantes de Antoine para el n-hexano y lo guarda como p2sat.

p3sat = psat(13.9320, 3056.96, 217.625) #Evalúa psat con las constantes de Antoine para el tolueno y lo guarda como p3sat.

print ("Presiones de saturación utilizando la ecuación de Antoine:")

#Se imprimen los valores de las presiones de saturación.

print  "P1sat = %.2f kPa" %(p1sat)
print  "P2sat = %.2f kPa" %(p2sat)
print  "P3sat = %.2f kPa" %(p3sat)

print ("Presiones de burbuja y rocío")

#Punto de Rocio

#Para simplificar el calculo se definen 3 fracciones para el calculo de la presión de rocio
frac1 = z1 / p1sat
frac2 = z2 / p2sat
frac3 = z3 / p3sat

#Las fracciones anteriores se incluyen en la ecuación de la presión de rocío y se evalúa simultaneamente.
Pdew = (1 / (frac1 + frac2 + frac3))

#Se imprime el valor anterior
print  "Presión de Rocío = %.2f kPa" %(Pdew)


#Punto de Burbuja

#De igual manera, se establecen tres productos para simplificar el cálculo de la presión de burbuja.
prod1 = z1 * p1sat
prod2 = z2 * p2sat
prod3 = z3 * p3sat

#Se establece la ecuación y se evalúa simultaneamente.
Pburb = prod1 + prod2 + prod3

#Se imprime el valor anterior.
print  "Presión de Burbuja = %.2f kPa" %(Pburb)

#Presion de Operación

print ("Presion de operación como el promedio aritmético de las presiones anteriores:")

#Se encuentra el valor de la presión de operación promediando el valor de las presiones anteriormente calculadas.
P = ((Pburb + Pdew) / 2)

#Se imprime el valor anterior
print  "Presión de Operación = %.2f kPa" %(P)

# Cálculo de K

print ("Valores de k")

#Se definen una función K que solo depende de un parámetro (La presion de saturacion) ya que la presión de operación siempre será la misma.
def K(D):
    res = D / P
    return res

K1 = K(p1sat) #Se evalúa K1 utilizando la presión 1 de saturación calculada anteriormente.

K2 = K(p2sat) #Se evalúa K2 utilizando la presión 2 de saturación calculada anteriormente.

K3 = K(p3sat) #Se evalúa K3 utilizando la presión 3 de saturación calculada anteriormente.

#Se imprimen los valores de K para cada uno de los componentes.
print  "K1 = %.2f " %(K1)
print  "K2 = %.2f " %(K2)
print  "K3 = %.2f " %(K3)


# Cálculo de fracciones de vaporización y condensación

print ("Valores de las fracciones de vaporizacion y condensacion ")

#Se define una variable V correspondiente a la fraccion de vapor
V = var('V')

#Se simplifica el cálculo, estableciendo distintas operaciones, para que sea más sencillo plantear la ecuación
zK1 = z1 * K1
zK2 = z2 * K2
zK3 = z3 * K3
den1 = 1 + V*(K1 - 1)
den2 = 1 + V*(K2 - 1)
den3 = 1 + V*(K3 - 1)

#Se encuentra la raíz de la ecuacion para V que se plantea en el find_root, entre los valores de 0 y 1. A la misma solución se le asigna el valor de V.
V = find_root((zK1 / den1) + (zK2 / den2) + (zK3 / den3) == 1, 0, 1)

#Se imprime el valor de V
print  "V = %.2f" %(V)

#De seguido se plantea el valor de L y se imprime de igual manera.
L = 1 - V
print  "L = %.2f" %(L)

#Para el calculo de las fracciones "y" se simplifica el cálculo nuevamente
den1 = 1 + V*(K1 - 1)
den2 = 1 + V*(K2 - 1)
den3 = 1 + V*(K3 - 1)

#Se plantean las ecuaciones que devuelven el valor de cada una de las fracciones.
y1 = zK1 / den1
y2 = zK2 / den2
y3 = zK3 / den3

#Se imprime lo anterior
print ("Composiciones en la zona de vapor")
print  "y1 = %.2f" %(y1)
print  "y2 = %.2f" %(y2)
print  "y3 = %.2f" %(y3)

#Se define una funcion X, para calcular el valor de las fracciones x, a partir de la relación con k y y; los cuales serán los 2 parámetros.
def X(H, J):
    res = H / J
    return res

#Se evalúa la función y se le asigna el valor de la fracción para cada una de las fracciones de vapor y k correspondientes.
x1 = X(y1, K1)
x2 = X(y2, K2)
x3 = X(y3, K3)

#Se imprime lo anterior.
print ("Composiciones en la zona de líquido")
print  "x1 = %.2f" %(x1)
print  "x2 = %.2f" %(x2)
print  "x3 = %.2f" %(x3)
print  "\n"




print("Proyecto IQ O335, Parte B")
print("Iteraciones")
print  "\n"
#En este caso la nueva salida del evaporador sera S, y para la primera iteracion se usara el mismo valor de V calculado anteriormente.
print ("Valores de las nuevas fracciones")
print  "S = %.2f" %(V)

#Por la relacion dada en el enunciado se puede calcular la fraccion de R, tambien.
R = 0.95*V
print  "R = %.2f" %(R)

#Haciendo un balance en punto de mezcla antes de ingresar al evaporador, se pueden calcular las fracciones que ingresan al evaporador
#En este caso, se decidio que esta corriente se llamara A, y las fracciones a_i correspondientemente.
a1 = (0.35 + y1*R)/(1+R)
a2 = (0.30 + y2*R)/(1+R)
a3 = (0.35 + y3*R)/(1+R)
print ("Composiciones en la entrada")
print  "a1 = %.4f" %(a1)
print  "a2 = %.4f" %(a2)
print  "a3 = %.4f" %(a3)

a1 = float('%.3f'%(a1))
a2 = float('%.3f'%(a2))
a3 = float('%.3f'%(a3))
print  "\n"
#Para comenzar a hacer las iteraciones se sustituira los valores de a obtenidos en cada caso por los valores de z.
#Para esta parte se utilizara el mismo codigo empleado en la parte a), solo que agregandole el calculo de los valores de a planteados anteriormente.

#Estos valores de z planteados, son los mismos valores de a calculados antes.
z1 = 0.438
z2 = 0.275
z3 = 0.286

#Se establece un contador y un ciclo while para realizar las iteraciones y no copiar y pegar el codigo hasta obtener el resultado deseado.
n = 0
while n < 2:
    T = 70
    def psat(A, B, C):
        var1 = C + T
        var1 = B/var1
        var1 = A - var1
        res = exp(var1)
        return res
    p1sat = psat(13.6608, 2154.70, 238.789)
    p2sat = psat(13.8193, 2696.04, 224.317)
    p3sat = psat(13.9320, 3056.96, 217.625)
    frac1 = z1 / p1sat
    frac2 = z2 / p2sat
    frac3 = z3 / p3sat
    Pdew = (1 / (frac1 + frac2 + frac3))
    print  "Presión de Rocío = %.2f kPa" %(Pdew)
    prod1 = z1 * p1sat
    prod2 = z2 * p2sat
    prod3 = z3 * p3sat
    Pburb = prod1 + prod2 + prod3
    print  "Presión de Burbuja = %.2f kPa" %(Pburb)
    P = ((Pburb + Pdew) / 2)
    def K(D):
        res = D / P
        return res
    K1 = K(p1sat)
    K2 = K(p2sat)
    K3 = K(p3sat)
    print ("Valores de las nuevas fracciones")
    V = var('V')
    zK1 = z1 * K1
    zK2 = z2 * K2
    zK3 = z3 * K3
    den1 = 1 + V*(K1 - 1)
    den2 = 1 + V*(K2 - 1)
    den3 = 1 + V*(K3 - 1)
    V = find_root((zK1 / den1) + (zK2 / den2) + (zK3 / den3) == 1, 0, 1)
    print  "S = %.2f" %(V)
    R = 0.95*V
    print  "R = %.2f" %(R)
    den1 = 1 + V*(K1 - 1)
    den2 = 1 + V*(K2 - 1)
    den3 = 1 + V*(K3 - 1)
    y1 = zK1 / den1
    y2 = zK2 / den2
    y3 = zK3 / den3
    print ("Composiciones en la zona de vapor")
    print  "y1 = %.2f" %(y1)
    print  "y2 = %.2f" %(y2)
    print  "y3 = %.2f" %(y3)
    a1 = (0.35 + y1*R)/(1+R)
    a2 = (0.30 + y2*R)/(1+R)
    a3 = (0.35 + y3*R)/(1+R)
    print ("Composiciones en la entrada")
    print  "a1 = %.3f" %(a1)
    print  "a2 = %.3f" %(a2)
    print  "a3 = %.3f" %(a3)
    #Dentro del while se establece el if-else siguiente, que detendrá el ciclo cuando el cociente entre los z1 y a1 sea mayor a 0.99 es decir un porcentaje
    #de error de aproximadamente 0.6%
    if z1/a1 > 0.99:
        print 'Ultima Iteracion'
        print  "\n"
        n = 2
    #Si lo anterior no ocurre el ciclo seguira corriendo asignando los z del inicio a los a del final.
    else:
        print  "\n"
        z1 = float('%.3f'%(a1))
        z2 = float('%.3f'%(a2))
        z3 = float('%.3f'%(a3))
#Terminadas las iteraciones los nuevos valores de entrada al sistema seran los siguientes
z1 = 0.477
z2 = 0.257
z3 = 0.266
#Y las fracciones de S y R
S = 0.40
R = 0.38

print ("Nuevas composiciones a la entrada del sistema")
print  "a1 = %.3f" %(z1)
print  "a2 = %.3f" %(z2)
print  "a3 = %.3f" %(z3)
print  "\n"

print ("Nuevas fracciones de reciclo y de salida del evaporador")
print  "S = %.3f" %(S)
print  "R = %.3f" %(R)
print  "\n"

#Por otra parte, las composiciones que antes eran y, ahora seran parte de la corriente S
print ("Composiciones a la salida del evaporador")
print  "s1 = %.3f" %(y1)
print  "s2 = %.3f" %(y2)
print  "s3 = %.3f" %(y3)
print  "\n"

#Para encontrar la fraccion V que abandona totalmente el sistema se puede hacer un balance en punto de mezcla, donde las corrientes
#S, R y V se separan
print  "Nuevos valores de V y L"
V = S - R
print  "V = %.3f" %(V)

#Como en punto de separacion las composiciones se mantienen no es necesario hacer un calculo.

#Para obtener la fraccion L, siendo A la corriente que entra al evaporador: esta es la suma de R y Z, Z es 1 y R es 0.38; es decir que
#A sera 1.38, de donde ya se sabe que un 0.40 es de S por lo que el restante le correspondera a L.

L = 1.38-0.40

print  "L = %.3f" %(L)
print  "\n"

#Por ultimo las fracciones en la zona de liquido se calculan de igual forma que en la parte A.

def X(H, J):
    res = H / J
    return res
x1 = X(y1, K1)
x2 = X(y2, K2)
x3 = X(y3, K3)
print ("Nuevas composiciones en la zona de líquido")
print  "x1 = %.2f" %(x1)
print  "x2 = %.2f" %(x2)
print  "x3 = %.2f" %(x3)
print  "\n"



print("Proyecto IQ O335, Parte C")
print("Iteraciones")
print  "\n"
#En este caso la nueva salida del evaporador sera S, y para la primera iteracion se usara el mismo valor de V calculado anteriormente.
print ("Valores de las nuevas fracciones")
print  "S = %.2f" %(V)

#Por la relacion dada en el enunciado se puede calcular la fraccion de R, tambien.
R = 0.5*V
print  "R = %.2f" %(R)

#Haciendo un balance en punto de mezcla antes de ingresar al evaporador, se pueden calcular las fracciones que ingresan al evaporador
#En este caso, se decidio que esta corriente se llamara A, y las fracciones a_i correspondientemente.
a1 = (0.35 + y1*R)/(1+R)
a2 = (0.30 + y2*R)/(1+R)
a3 = (0.35 + y3*R)/(1+R)
print ("Composiciones en la entrada")
print  "a1 = %.4f" %(a1)
print  "a2 = %.4f" %(a2)
print  "a3 = %.4f" %(a3)

a1 = float('%.3f'%(a1))
a2 = float('%.3f'%(a2))
a3 = float('%.3f'%(a3))
print  "\n"
#Para comenzar a hacer las iteraciones se sustituira los valores de a obtenidos en cada caso por los valores de z.
#Para esta parte se utilizara el mismo codigo empleado en la parte a), solo que agregandole el calculo de los valores de a planteados anteriormente.

#Estos valores de z planteados, son los mismos valores de a calculados antes.
z1 = 0.438
z2 = 0.275
z3 = 0.286

#Se establece un contador y un ciclo while para realizar las iteraciones y no copiar y pegar el codigo hasta obtener el resultado deseado.
n = 0
while n < 2:
    T = 70
    def psat(A, B, C):
        var1 = C + T
        var1 = B/var1
        var1 = A - var1
        res = exp(var1)
        return res
    p1sat = psat(13.6608, 2154.70, 238.789)
    p2sat = psat(13.8193, 2696.04, 224.317)
    p3sat = psat(13.9320, 3056.96, 217.625)
    frac1 = z1 / p1sat
    frac2 = z2 / p2sat
    frac3 = z3 / p3sat
    Pdew = (1 / (frac1 + frac2 + frac3))
    prod1 = z1 * p1sat
    prod2 = z2 * p2sat
    prod3 = z3 * p3sat
    Pburb = prod1 + prod2 + prod3
    P = ((Pburb + Pdew) / 2)
    def K(D):
        res = D / P
        return res
    K1 = K(p1sat)
    K2 = K(p2sat)
    K3 = K(p3sat)
    print ("Valores de las nuevas fracciones")
    V = var('V')
    zK1 = z1 * K1
    zK2 = z2 * K2
    zK3 = z3 * K3
    den1 = 1 + V*(K1 - 1)
    den2 = 1 + V*(K2 - 1)
    den3 = 1 + V*(K3 - 1)
    V = find_root((zK1 / den1) + (zK2 / den2) + (zK3 / den3) == 1, 0, 1)
    print  "S = %.2f" %(V)
    R = 0.5*V
    print  "R = %.2f" %(R)
    den1 = 1 + V*(K1 - 1)
    den2 = 1 + V*(K2 - 1)
    den3 = 1 + V*(K3 - 1)
    y1 = zK1 / den1
    y2 = zK2 / den2
    y3 = zK3 / den3
    print ("Composiciones en la zona de vapor")
    print  "y1 = %.2f" %(y1)
    print  "y2 = %.2f" %(y2)
    print  "y3 = %.2f" %(y3)
    a1 = (0.35 + y1*R)/(1+R)
    a2 = (0.30 + y2*R)/(1+R)
    a3 = (0.35 + y3*R)/(1+R)
    print ("Composiciones en la entrada")
    print  "a1 = %.3f" %(a1)
    print  "a2 = %.3f" %(a2)
    print  "a3 = %.3f" %(a3)
    #Dentro del while se establece el if-else siguiente, que detendrá el ciclo cuando el cociente entre los z1 y a1 sea mayor a 0.99 es decir un porcentaje
    #de error de aproximadamente 0.6%
    if z1/a1 > 0.99:
        print 'Ultima Iteracion'
        print  "\n"
        n = 2
    #Si lo anterior no ocurre el ciclo seguira corriendo asignando los z del inicio a los a del final.
    else:
        print  "\n"
        z1 = float('%.3f'%(a1))
        z2 = float('%.3f'%(a2))
        z3 = float('%.3f'%(a3))
#Terminadas las iteraciones los nuevos valores de entrada al sistema seran los siguientes
z1 = 0.477
z2 = 0.257
z3 = 0.266
#Y las fracciones de S y R
S = 0.40
R = 0.38

print ("Nuevas composiciones a la entrada del sistema")
print  "a1 = %.3f" %(z1)
print  "a2 = %.3f" %(z2)
print  "a3 = %.3f" %(z3)
print  "\n"

print ("Nuevas fracciones de reciclo y de salida del evaporador")
print  "S = %.3f" %(S)
print  "R = %.3f" %(R)
print  "\n"

#Por otra parte, las composiciones que antes eran y, ahora seran parte de la corriente S
print ("Composiciones a la salida del evaporador")
print  "s1 = %.3f" %(y1)
print  "s2 = %.3f" %(y2)
print  "s3 = %.3f" %(y3)
print  "\n"

#Para encontrar la fraccion V que abandona totalmente el sistema se puede hacer un balance en punto de mezcla, donde las corrientes
#S, R y V se separan
print  "Nuevos valores de V y L"
V = S - R
print  "V = %.3f" %(V)

#Como en punto de separacion las composiciones se mantienen no es necesario hacer un calculo.

#Para obtener la fraccion L, siendo A la corriente que entra al evaporador: esta es la suma de R y Z, Z es 1 y R es 0.38; es decir que
#A sera 1.38, de donde ya se sabe que un 0.40 es de S por lo que el restante le correspondera a L.

L = 1.38-0.40

print  "L = %.3f" %(L)
print  "\n"

#Por ultimo las fracciones en la zona de liquido se calculan de igual forma que en la parte A.

def X(H, J):
    res = H / J
    return res
x1 = X(y1, K1)
x2 = X(y2, K2)
x3 = X(y3, K3)
print ("Nuevas composiciones en la zona de líquido")
print  "x1 = %.2f" %(x1)
print  "x2 = %.2f" %(x2)
print  "x3 = %.2f" %(x3)
print  "\n"

Proyecto IQ O335, Parte A) Presiones de saturación utilizando la ecuación de Antoine: P1sat = 798.63 kPa P2sat = 105.53 kPa P3sat = 27.21 kPa Presiones de burbuja y rocío Presión de Rocío = 61.95 kPa Presión de Burbuja = 320.70 kPa Presion de operación como el promedio aritmético de las presiones anteriores: Presión de Operación = 191.33 kPa Valores de k K1 = 4.17 K2 = 0.55 K3 = 0.14 Valores de las fracciones de vaporizacion y condensacion V = 0.31 L = 0.69 Composiciones en la zona de vapor y1 = 0.74 y2 = 0.19 y3 = 0.07 Composiciones en la zona de líquido x1 = 0.18 x2 = 0.35 x3 = 0.47 Proyecto IQ O335, Parte B Iteraciones Valores de las nuevas fracciones S = 0.31 R = 0.29 Composiciones en la entrada a1 = 0.4381 a2 = 0.2756 a3 = 0.2863 Presión de Rocío = 73.19 kPa Presión de Burbuja = 386.60 kPa Valores de las nuevas fracciones S = 0.37 R = 0.35 Composiciones en la zona de vapor y1 = 0.79 y2 = 0.16 y3 = 0.05 Composiciones en la entrada a1 = 0.465 a2 = 0.263 a3 = 0.272 Presión de Rocío = 76.51 kPa Presión de Burbuja = 406.52 kPa Valores de las nuevas fracciones S = 0.39 R = 0.37 Composiciones en la zona de vapor y1 = 0.81 y2 = 0.15 y3 = 0.05 Composiciones en la entrada a1 = 0.474 a2 = 0.258 a3 = 0.267 Presión de Rocío = 77.82 kPa Presión de Burbuja = 413.04 kPa Valores de las nuevas fracciones S = 0.40 R = 0.38 Composiciones en la zona de vapor y1 = 0.81 y2 = 0.14 y3 = 0.05 Composiciones en la entrada a1 = 0.477 a2 = 0.257 a3 = 0.266 Ultima Iteracion Nuevas composiciones a la entrada del sistema a1 = 0.477 a2 = 0.257 a3 = 0.266 Nuevas fracciones de reciclo y de salida del evaporador S = 0.400 R = 0.380 Composiciones a la salida del evaporador s1 = 0.810 s2 = 0.144 s3 = 0.046 Nuevos valores de V y L V = 0.020 L = 0.980 Nuevas composiciones en la zona de líquido x1 = 0.25 x2 = 0.33 x3 = 0.41 Proyecto IQ O335, Parte C Iteraciones Valores de las nuevas fracciones S = 0.02 R = 0.01 Composiciones en la entrada a1 = 0.3546 a2 = 0.2985 a3 = 0.3470 Valores de las nuevas fracciones S = 0.37 R = 0.19 Composiciones en la zona de vapor y1 = 0.79 y2 = 0.16 y3 = 0.05 Composiciones en la entrada a1 = 0.419 a2 = 0.278 a3 = 0.303 Ultima Iteracion Nuevas composiciones a la entrada del sistema a1 = 0.477 a2 = 0.257 a3 = 0.266 Nuevas fracciones de reciclo y de salida del evaporador S = 0.400 R = 0.380 Composiciones a la salida del evaporador s1 = 0.791 s2 = 0.158 s3 = 0.050 Nuevos valores de V y L V = 0.020 L = 0.980 Nuevas composiciones en la zona de líquido x1 = 0.23 x2 = 0.34 x3 = 0.43