Marcoteorico Calorimetros

DEPARTAMENTO CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA

Laboratorio de Termodinámica

Tema: “CALORIMETROS” Integrantes:

Docente: Ing. Roberto Buenaño

NRC:

1. Objetivos. 1.1. Objetivo general. 

Calcular la calidad (X) por medio de los datos obtenidos experimentalmente.

1.2. Objetivos específicos. 

Observar cómo actúan los distintos factores que intervienen dentro de un procedimiento de los calorímetros y observar sus cambios.

2. Fundamento teórico.  Calorímetro El calorímetro es un instrumento que sirve para medir las cantidades de calor suministradas o recibidas por los cuerpos. Es decir, sirve para determinar el calor específico de un cuerpo, así como para medir las cantidades de calor que liberan o absorben dicho cuerpo. Dependiendo de su aplicación se pueden encontrar diversos tipos, los cuales Imagen 1 Muestra de un calorímetro

presentan ventajas y usos diferentes.

 Calorímetro de Separación: Se aplica en el proceso de flujo que permite cambiar la dirección del vapor húmedo de entrada a través de una serie de ángulos obtusos. Mientras el vapor viaja a través de estos ángulos, por gravedad las gotas de líquido generadas, son impedidas de seguir los cambios en dirección del vapor; provocándose, por tanto, la caída del condensado dentro de la cámara de colección. Este proceso se utiliza para medir la calidad de vapor que genera un caldero.

Imagen 2 Calorímetro de Separación

Los calorímetros separadores no pueden separar todo el líquido; y, un poco se va en el vapor seco. Es, el que puede considerársele como el más simple; pues, se basa en separar el líquido del vapor húmedo que entra en el aparato. En este caso, es necesario medir la masa del líquido y la masa del vapor seco que sale del calorímetro luego de ser condensada. Los calorímetros del tipo de separación, se utilizan para determinar el título de vapores muy húmedos y de baja presión.

 Calorímetro de estrangulación: Los dispositivos de estrangulamiento son elementos que restringen el flujo, lo cual causa una caída de presión importante en el fluido. Algunos dispositivos comunes son válvulas, tubos capilares, reducciones bruscas y tapones porosos (corcho). Estos dispositivos producen una caída de presión sin implicar trabajo: La caída de presión en el fluido suele ir acompañada de una reducción en la temperatura, por esa razón los dispositivos de estrangulamiento son de uso común en aplicaciones de refrigeración y acondicionamiento de aire. La magnitud de la caída de temperatura (o, a veces el aumento de temperatura) durante un proceso de estrangulamiento se rige por el Coeficiente de Joule Thomson. Éste, es un instrumento que permite medir la calidad del vapor en forma indirecta; si el vapor se estrangula y a continuación se expansiona sin realizar trabajo o sin pérdida de calor, la energía total del vapor permanece invariable. Las pérdidas por radiación deben reducirse al mínimo y, para ello, el calorímetro y los ductos de vapor deben estar completamente aislados térmicamente.

Imagen 3 Calorímetro de Estrangulación

 Calidad de Vapor:

Imagen 4 Diagrama P-V/ Calidad del 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. El valor de X 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. La coexistencia de líquido y vapor se indica normalmente con el término vapor húmedo y, en el diagrama, corresponde a la zona bajo la campana. Las líneas de título constante se trazan dividiendo las líneas de presión constante, comprendidas entre el estado líquido y el estado del vapor saturado seco, en partes iguales. Es muy normal que en una mezcla de líquido saturado y vapor saturado, la masa de cada fase suela desconocerse, en cuyo caso, pueden relacionarse los volúmenes y el título se definiría como; la relación existente entre el aumento de volumen durante la vaporización y el aumento de volumen que correspondería al vapor saturado seco a la misma presión.

 FORMULARIO: Para un flujo estable del fluido que se aplica a un calorímetro de estrangulación se da un proceso isoentálpico: ℎ1 = ℎ2

h1  hf 1  X  h fg1

h2  C po (T2  T2 º )  h2 º La calidad en el calorímetro de estrangulación será: XT 

h2 º  C p 0 (T2  T2 º )  hf1 h fg1

En el calorímetro de separación: XS 

mvapor sec o mvapor sec o  mvaporhumedo

Para los calorímetros trabajando en conjunto, la calidad total será: X R  X S * XT