Previo 6 Prueba A.docx

1-Dibuje el diagrama de flujo del intercambiador de calor de tubos y coraza instalado en el LEM, indicando válvulas e instrumentos requerido para realizar la experimentación 2-Explique que es: a) Vapor saturado El vapor saturado es vapor a la temperatura de ebullición del líquido, es el vapor que se desprende cuando el líquido hierve y se obtiene en calderas de vapor. El vapor saturado se utiliza en multitud de procesos industriales difícil de señalar de un vistazo, pues interviene en procesos físicos, químicos, entre otros, en la obtención de múltiples elementos. También es el método más efectivo y de menor costo para esterilizar la mayoría de los objetos de uso hospitalario, mediante autoclaves. b) Vapor sobrecalentado El vapor sobrecalentado es vapor de agua a una temperatura mayor que la del punto de ebullición, parte del vapor saturado se le somete a un recalentamiento con el que alcanza mayor temperatura. También se obtiene en las calderas de vapor pero que tienen secciones de recalentamiento para el vapor haciendo pasar el vapor que se obtiene en la ebullición por tubos expuestos a los gases calientes del proceso de combustión. Se utiliza para mover maquinas de pistones y turbinas. c) Calidad de un vapor El título de vapor o calidad del vapor es el porcentaje en masa de vapor en una mezcla líquido-vapor y suele denotarse con la letra x: x=

mv m v −m i

El valor de × varía desde 0 (líquido saturado) hasta 1 (vapor saturado). Para valores del título cercanos a 1 se tiene una masa de líquido pequeña en forma de gotitas en suspensión. Para valores inferiores el líquido se deposita sobre el fondo del recipiente por efecto de la gravedad. d) Calor latente de vaporización También conocido como entalpía de vaporización es la cantidad de energía que debe agregarse a una sustancia en fase líquida para que esta realice una transición a la fase gaseosa, este valor es en función de la presión a la cual ocurre la transformación. El calor de vaporización es dependiente de la temperatura, aunque se puede asumir que se mantiene constante a rangos de temperaturas pequeñas y en temperaturas mucho menores a uno, es importante denotar que el calor de vaporización va disminuyendo a altas temperaturas, hasta llegar a la llamada

temperatura crítica de la sustancia, donde se equiparan. Más allá de la temperatura crítica, las fases de vapor y líquido se vuelven indiferenciables, y la sustancia pasa a estar en un estado de fluido supercrítico. 3-Con base en la ecuación general de energía deduzca la expresión representativa del balance de energía para un intercambiador de calor.

La ecuación general de energía para un sistema en estado estacionario como es el intercambiador de calor es la siguiente:

( H + gz + 12 V ) m+( H + gz + 12 V ) 1

1

2 1

ent

2

2

2 2

1 m+Q−W = H 4 + gz 4 + V 24 2 ent

(

) m+( H + gz + 12 V ) m+( H + gz + 12 V sal

3

2 3

3

sal

Se consideran los siguientes puntos para poder desarrollar el balance de energía.

( H + gz+ 12 V ) 2 ❑



El sistema está en estado estacionario, por lo que

 

La energía cinética es despreciable V 1 , V 2 =0 La energía potencial se desprecia ya que no hay una gran altura gz1 y gz2 =0 El sistema es a volumen constante y no genera un trabajo. W=0



2

=0

acum

2

Considerando que al intercambiador de calor entran dos fluidos, se puede calcular el calor que cada uno de ellos absorbe o expulsa, la entalpia para el vapor puede ser obtenida de la carta psicométrica si se tienen las temperaturas, sino se obtiene mediante tablas de vapor. Entonces el balance de energía para el vapor que entra es el siguiente. ⌈ H ent−H sal ⌉ m+Q=0 Q=⌈ H sal −H ent ⌉ m El balance de energía para el agua que entra es el siguiente. ⌈ H ent−H sal ⌉ m+Q=0