Calderos Y Calorimetros

ESCUELA POLITECNICA DEL EJERCITO FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA

INFORME DE LABORATORIO No. 2 1. TEMA:

CALDEROS Y CALORIMETROS

2. OBJETIVOS GENERALES  Familiarizarnos con la simbología de las tuberías  Reconocer las diferentes maquinas con las que cuenta el laboratorio.  Aplicar los conocimientos adquiridos en clase.

3. OBJETIVOS ESPECIFICOS  Evaluar la calidad de vapor producido por el caldero.  Reconocer los equipos y técnicas para la obtención de los datos.

4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1 VOLUMEN DE HUMEDAD 2 TEMPERATURA INICIAL 3 PRESION DE ESTRANGULACION 4 TEMPERATURA DE EXTRANGULACION 5 TEMPERATURA DE SALIDA DEL CONDENSADOR 6 TEMPERATURA DEL CONDENSADOR 7 VOLUMEN DEL CONDENSADOR 8 PRESION INICIAL

4.1 CALORIMETRO DE ESTRANGULACION

   

Abrir válvula de paso a los calorímetros Cerrar válvula de paso al calorímetro de separación Abrir válvula de paso al calorímetro de estrangulación Tomar medidas de: -Presión y temperatura de entrada a los calorímetros -Presión y temperatura del calorímetro de estrangulación -Temperatura de entrada y salida en el condensador -Volumen del condensado

4.2 CALORIMETRO DE ESTRANGULACIÓN Y SEPARACION GRUPO #1

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   

Abrir válvula de paso a los calorímetros Cerrar válvula de paso exclusivo al calorímetro de estrangulación Abrir válvula de paso al calorímetro de estrangulación y el de separación Tomar medidas de: -Presión y temperatura de entrada a los calorímetros -Presión y temperatura del calorímetro de estrangulación -Temperatura de entrada y salida en el condensador -Volumen del condensado

5. CONCEPTOS PREVIOS ☻

Calorímetros: La determinación del título de un vapor

La sequedad ó calidad de un vapor de agua saturada se determina por medio de calorímetros especiales. Los tipos de calorímetros más corrientes son: el de separación, el de estrangulación ó recalentamiento y el de mezcla. Cuando el título del vapor es bajo y cuando el grado de exactitud de la determinación ha de ser elevado se utilizan calorímetros en los que se combinan las características de los tipos mencionados. En todas las determinaciones del título de un vapor el calorímetro debe estar aislado térmicamente y, por otra parte, la muestra de vapor tomada debe ser representativa del vapor cuyo título se trata de determinar. ☻

Calorímetros de separación:

Los calorímetros del tipo de separación se basan en separar la humedad del vapor húmedo que entra en el aparato. En este caso es necesario medir el peso de la humedad recogida en forma de agua y el peso del vapor seco que sale del calorímetro. Estos calorímetros se utilizan para determinar el título de vapores de agua muy húmedos y de los de baja presión. ☻

Calorímetros de estrangulación:

Los calorímetros del tipo de estrangulación se basan en que si el vapor se estrangula y a continuación se expansiona sin realizar trabajo ó sin pérdida de calor, la energía total del vapor permanece invariable. Las pérdidas por radiación deben reducirse a un mínimo, y para ello, el calorímetro y el conducto de unión a la tubería de vapor han de estar completamente aislados térmicamente. Para saber la presión inicial del vapor es preciso servirse de un manómetro. El vapor, finalmente, se escapa libremente a la atmósfera. En el supuesto de que la energía total del vapor permanezca invariable en la GRUPO #1

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expansión y la humedad del mismo no sea excesiva, se evaporará, y el vapor en el lado de baja presión del calorímetro quedará recalentado a la presión que allí exista. En esta experiencia de laboratorio de termodinámica, se ha de determinar el título de vapor de agua o calidad de vapor, generado por un caldero de vapor. Se utilizaron calorímetros de uso más corriente, de separación y de estrangulación. Los calorímetros de estrangulación que si el vapor se estrangula y a continuación se expande sin realizar trabajo o sin perdida de calor , la energía del vapor permanece constante. Las perdidas por convección con el medio circundante deben reducirse a un mínimo, para ello el calorímetro y el conducto de unión con la cañería de vapor han de estar aislados térmicamente. Cuando el titulo de vapor es muy bajo y la exactitud de la determinación ha de ser muy alto se utilizan calorímetros que combinan las propiedades de calorímetros de separación y estrangulación.

6. CUADRO DE DATOS Estrangulación Tiempo PINICIAL PESTRANGULACON TINICIAL TESTRANGULACION TCOND-ENTRADA TCOND-SALIDA TCONDENSADOR VCONDENSADO No. [min.] [bar] [bar] [ºC] [ºC] [ºC] [ºC] [ºC] [cm3] 1 2 3 4 5

1 1 1 1 1

8 7,5 7,2 7,6 8,2

50 70 90 110 130

183 180 180 182 179

94 96 97 97,5 98

20 20 20 20 20

30 31 33 35 36

22 27 32 36 40

155 152 175 185 200

Separación y Estrangulación Tiempo PINICIAL PESTRANG. TINICIAL TESTRANG. TCOND-ENTRADA TCOND-SALIDA TCONDENSADOR VCONDENSADO VHUMEDO No. [min.] [bar] [bar] [ºC] [ºC] [ºC] [ºC] [ºC] [cm3] [cm3] 1 2 3 4 5

1 1 1 1 1

7,2 7,6 8,1 7,6 7,7

50 70 90 110 130

182 181 180 182 180

94 108 98 98 116

20 20 20 20 20

21 30 29,5 34 35

25 26 28 32 37

122 135 190 175 195

7. EJEMPLO DE CALCULOS

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8. ANÁLISIS 9. CONCLUSIONES En esta experiencia de laboratorio de termodinámica, se ha de determinar el título de vapor de agua o calidad de vapor, generado por un caldero de vapor. Se utilizaron calorímetros de uso más corriente, de separación y de estrangulación.

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Cuando el titulo de vapor es muy bajo y la exactitud de la determinación ha de ser muy alto se utilizan calorímetros que combinan las propiedades de calorímetros de separación y estrangulación.

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Para realizar la practica usando el calorímetro de separación se ha de tener necesariamente al menos dos medidas mas a parte de las variables que intervienen en el caso de estrangulación y esto incide para que los calorímetros entreguen títulos distintos.

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Las masas pueden presentar dispersión, ya por un error de lectura, así que como que cierta parte de la masa escapa de la probeta antes de ser medida finalmente producto de la transformación de un volumen a su masa mediante su densidad. Además se han supuesto volúmenes de control externamente adiabatico, pudiendo existir cierta perdida de calor, siendo esta mayor en el calorímetro de separación, ya que existe un gradiente de temperatura entra el agua a la probeta y el vapor de la línea .

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Teóricamente la caldera debiera entregar vapor sobrecalentador ( X=100%), pero experimentalmente se observara que no es así ,sino que son valores cercanos al teórico, esto es producto de las perdidas de carga que tiene el sistema, así como de las pequeñas perdidas calóricas de este.

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El poder determinar el titulo del vapor que entrega la caldera, resulta importante la considerar un conjunto de elementos que han de ser alimentados con el vapor de esta, como es el caso de una turbina, que en la situación de nuestra caldera, justificaría o no la necesidad de existir un sobrecalentador antes de la turbina.

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