TERMODINAMICA

L A B O R A T O R I O # 1

CÁLCULO DE CALOR EN EL CALDERO.

OBJETIVO.

El objetivo de esta práctica es determinar experimentalmente la cantidad de calor suministrada al caldero de la planta de vapor para un sistema cerrado y un sistema abierto.

EQUIPO.-

El equipo en el que se desarrollará la práctica es el caldero de la planta de vapor del laboratorio de Ing. Industrial. El esquema de la planta de vapor en conjunto se muestra en la figura adjunta:

PROCEDIMIENTO.-

Sistema cerrado.- Se denomina así al proceso de generación de vapor antes de que se abra la válvula de paso para consumo del vapor.

• Primeramente se deberá identificar cada uno de los equipos de la planta de vapor.

• Luego antes de iniciar la práctica se deberán tomar los datos iniciales del estado de la planta de vapor.

• Se pasa al encendido del caldero

• Después de 20 minutos se pasa a tomar los primeros datos de la presión del caldero; y se continúa cada 5 minutos hasta que el caldero alcance su presión de trabajo que es de 75 psi.

Sistema Abierto.- Se caracteriza porque ya se empieza a consumir el vapor generado, para esto:

• Se hace circular agua a atemperar en el intercambiador

• Una vez el caldero alcanza su presión de trabajo se abre la válvula de paso de vapor al intercambiador.

• Controlar con la llave de paso de vapor que la presión de trabajo no supere los 75 psi para que o se apague la llama del quemador.

• Trabajar de este modo entre 20 a 30 minutos. Y calcular datos cada 5 minutos.

DESARROLLO.

Investigación.

1.- Defina ¿Qué es calor?

Es una forma de energía que se transmite a través del límite del sistema que está a una cierta temperatura a otro sistema o medio exterior que está a una temperatura inferior en virtud de la diferencia de temperatura.

2.- Explicar la diferencia entre energía interna y entalpía.

La diferencia la marca la presión por el volumen, ya que

H = U + P*V,

Donde : H : Entalpía

U : Energía interna

P : Presión

V : Volumen

La energía interna es la suma de Energía cinética molecular + Energía potencial molecular

3.- ¿ Qué es la capacidad calorífica?

Es el calor necesario para calentar cierta masa, una temperatura dada.

4.- ¿ Qué es calor específico y calor latente?

Calor específico es el calor total sobre la masa.

Calor latente es la cantidad de calor necesario para aumentar la temperatura de una sustancia, pero con cambio de fase.

5.- Explique sobre la capacidad calorífica del agua o caloría.

Caloría, es el calor necesario para calentar 1° C, un gr. de agua.

6.- ¿ Cuáles son los tipos de transferencia de calor y explicarlos?

Los tipos de transferencia de calor, son directa e indirectamente.

Sistema cerrado

ESTADO 1 ESTADO 2

Líquido Vapor

Líquido

E-1 E-2

P1 = 1.58 Kgf/cm2

T1 = 1.58 Kgf/cm2

V1 = 0.0849 m3

Ts = 110 ° C

Como T1 < Ts entonces la sustancia se encuentra como Líquido comprimido(LC)

Consideremos ( calidad ) x = 0

v1 = vL = 0.00011 m3/kg

u1 = uL = 48.85 kcal/kg

h1 = hL = 48.85 kcal/kg

P2 = 6.0 kgf/cm2

Ts = 58.64

V2 = 0.15 m3

vL = 0.001 m3/kg

vV = 0.372 m3/kg

hL = 159.94 kcal/kg

hV = 658.11 kcal/kg

uL = 159.78 kcal/kg

uV = 62.94 kcal/kg

Cálculo de 1Q2

1Q2 = U -> 1Q2 = m * ( u2 - u1 )

1Q2 = 83.98 ( 160.165 - 48.85 ) -> 1Q2 = 9348.2614 kcal

Se calculó con...

Cálculo de la masa ( m )

v = V/m -> m1 = V1/v1

m1 = 0.0849 m3 / 0.0001 m3/kg -> m1 = 83.98 kg.

Cálculo de volumen específico 2 ( v2 )

v2 = V2/m2 -> v2 = 0.115 m3 / 0.001369 kg v2 = 0.001369 m3/kg

Cálculo de Calidad final (x2)

-> x2 = 0.00085

Cálculo de energía específica 2 (u2)

u2 = uv * x + ( 1 - x )uL

u2 = 612.94 * 0.0085 + ( 1 - 0.00085 ) * 159.78

u2 = 160.65 kcal/kg