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TALLER DE PROCESOS II

COEFICIENTE DE JOULE – THOMSON 1. OBJETIVO  Medir el coeficiente de joule Thomson para el agua en un proceso de estrangulamiento isoentálpico. 2. FUNDAMENTO TEORICO Cuando un fluido pasa por un obstáculo como un tapón poroso, un tubo capilar o una válvula ordinaria, disminuye su presión. La entalpía del fluido permanece aproximadamente constante durante tal proceso de estrangulamiento. Un fluido puede experimentar una reducción considerable de su temperatura debido al estrangulamiento, lo que constituye la base de operación en los refrigeradores y en la mayor parte de los acondicionadores de aire. Sin embargo, esto no siempre sucede. La temperatura del fluido puede permanecer invariable o es posible incluso que aumente durante un proceso de estrangulamiento.

El comportamiento de la temperatura de un fluido durante un proceso de estrangulamiento (h=constante) está descrito por el coeficiente de Joule-Thomson, definido como

El coeficiente de Joule-Thomson es una medida del cambio en la temperatura con la presión durante un proceso de entalpía constante. Observe que si

Durante un proceso de estrangulamiento.

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Un examen cuidadoso de la ecuación con la que se define, revela que el coeficiente de JouleThomson representa la pendiente de las líneas h = constante en un diagrama T-P.Dichos diagramas pueden construirse con facilidad a partir de mediciones de temperatura y presión durante los procesos de estrangulamiento. El experimento se repite para tapones porosos de diferentes tamaños, cada uno de ellos con un conjunto diferente de T2 y P2. Al graficar las temperaturas con las presiones se obtiene una línea de h = constante sobre un diagrama T-P, como se muestra en la fig

on la repetición del experimento para diferentes conjuntos de presión y temperatura de entrada y graficando los resultados, se construye un diagrama T-P para una sustancia con varias líneas de h = constante, tal como se indica en la figura.

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La línea que pasa por estos puntos recibe el nombre de línea de inversión, y la temperatura en un punto donde la línea de entalpía constante interseca la línea de inversión se conoce como temperatura de inversión. La temperatura es la intersección de la línea P = 0 (eje de ordenadas) y la parte superior de la línea de inversión recibe el nombre de temperatura máxima de inversión. Observe que la pendiente de las líneas de h = constante son negativas ( uJT < 0) en estados a la derecha de la línea de inversión, y positivas ( uJT > 0) a la izquierda de ésta. Se desarrolla una relación general para el coeficiente de Joule-Thomson en términos de los calores específicos, la presión, el volumen y la temperatura. Esto se logra con facilidad modificando la relación generalizada para el cambio de entalpía.

Para un proceso de h = constante tenemos dh = 0. Así, esta ecuación puede reacomodarse para dar

Que es la relación deseada. De este modo, el coeficiente de Joule-Thomson se determina a partir del conocimiento del calor específico a presión constante, y del comportamiento P-vT de la sustancia. Desde luego, también es posible predecir el calor específico a presión constante de una sustancia utilizando el coeficiente de Joule-Thomson, el cual se determina de una forma relativamente sencilla, con los datos P-v-T de la sustancia 3. MATERIALES  Caldera  Tuberías  Válvulas  Termómetro  Manómetros  Agua blanda  Gas natural 4. PROCEDIMIENTO Generar vapor en la caldera abrir la valvula medir la presión de vapor de agua a la entrada de la valvula y a la salida medir la temperatura en la caldera 5. CALCULOS Y DATOS

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TANQUE DE AGUA

5.1.

5.2.

DIAGRAMA DE FLUJO DEL EQUIPO

DATOS

Presión de entrada del fluido a la válvula = Pe = 3 bar = 0.3 Mpa Presión del fluido a la salida de la válvula = Ps = 2.8 bar = 0.28 Mpa 5.3.

CALCULOS µ= µ=

∆𝑻 ∆𝑷

𝑻𝒔 − 𝑻𝒆 𝑷𝒔 − 𝑷𝒆

5.3.1. Hallando la temperatura a 0.3 Mpa Presión Mpa 0.3

Temperatura ºc Te = 133.56

5.3.2. Hallando la temperatura a 0.28 Mpa Presión Mpa 0.275 0.28 0.3 Ts =

Temperatura ºc 130.60 X = 131.19 133.56

130.60−133.56 0.275−0.3 0.28−0.3

+ 133.56 = 131.19 (ºc)

5.3.3. Hallando el coeficiente de joule Thomson Ts − Te µ= Ps − Pe µ=

131.19 − 133.56 0.28 − 0.3

VALVULA TALLER DE PROCESOS II

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µ =118.5

°𝐶 𝑀𝑃𝑎

5.3.4. Hallando la entalpia H1 = H2 = Hg proceso isoentálpico Presión (Mpa) 0.275 0.28 0.3 Hg = H1 =

Entalpia (kj/kg) 2721.3 X= 2722.1 2725.3

2721.3−2725.3 0.275−0.3 0.28−0.3

+ 2725.3 = 2722.1 (KJ/Kg)

6. RESULTADOS 6.1.

El coeficiente de joule Thomson

µ =118.5 6.2.

°𝐶 𝑀𝑃𝑎

La entalpia H = 2722.1 (KJ/Kg)

7. CONCLUCIONES El coeficiente de joule Thomson µ =118.5

°𝐶 𝑀𝑃𝑎

nos indica que la temperatura en el

proceso de estrangulamiento disminuye y ciertamente la temperatura baja de 133.56 ºc a131.19 ºc 8. RECOMENDACIONES  Es necesario el uso de agua blanda en la generación de vapor ya que un agua no tratada puede afectar al funcionamiento adecuado de la caldera. 9. BIBLIOGRAFIA  Guía de laboratorio Taller de procesos II Ing. Cesar Ruiz  http://termodinamic2.blogspot.com/2016/02/el-coeficiente-de-joule-thomson.html  https://www.textoscientificos.com/fisica/efecto-joule-thomson

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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES FACULTAD DE TECNOLOGIA

Quimica Industrial

ESTUDIANTE: Univ. Samuel G. carrasco chuvi Fecha: MARZO de 2018

La Paz – Bolivia

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