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TERMODINMICA. TRABAJO COLABORATIVO NMERO 1 y 2.

JORDAN ANDRES CALLE CORTES.JHON SEBASTIAN CALLE CORTES.JHON JAIRO RODRIGUEZTUTORA. ANA ILVA CAPERA.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIACEAD EJE CAFETEROINGENIERA INDUSTRIAL29/11/2014

Trabajo 1.

En las siguientes hojas de clculo, podremos encontrar el trabajo colaborativo nmero 1.

-Diagrama de bloques. -tabla de condiciones problema.

Diagrama de bloques

Vapor de alta Caldera acuotubularDesaireador Agua desaireada Agua fresca CondensadoCondensado Condensado Perdida de mezclaCombustible de la caldera Aire Tanque de condensados Bomba centrifuga Bomba centrifuga AguaAguaTurbocompresorVlvula reductoraAire Olla de coccin Bomba de pistn Turbogenerador multietapas Vapor vivo de media Vapor de media Energa de 440 voltiosCompresor de refrigerante Energa elctrica a. Diagrama de bloques del proceso, deben indicarse corrientes de entrada y salida (Ver Ejemplo Problema 1), se recomienda usar un bloque para cada equipo involucrado. El diagrama debe elaborarse en Excel.

sistemas termodinmicosb. Identificar el o los sistemas termodinmicos involucrados y definir los alrededores.

Sistemas termodinmicos:Los sistemas termodinmicos que identificamos son , la bombas de centrifugado, el turbocompresor, vlvula reductora, el generador multi etapas, tanque de condensacin, la olla de coccin, la caldera acuotubular, bomba de pisto.

Alrededores:Aire, paredes de las tuberas trasportadoras de lquidos, el suelo,

Tabla con condiciones del Probl

EquipoSistemasOperacionesProcesos Variables EnergaCaldera acuotubularAgua CalentamientoCambio de fase de liquido a vapor de alta presin y temperaturaPresin, temperaturaCalorCombusitble-aireCombustionReaccin qumica Mezcla aire- combustible CalorVlvula reductoraningunoExpansinIsoentlpicoPresin, temperaturaningunaTurbocompresorEjeCompresin de aire Expansion Presin, temperaturaTrabajoTurbogenerador multietapasEjeExpansion para movimiento de un ejeExpansion Presin, temperatura, entropia TrabajoOlla de coccinAgua EnfriamientoIsobricoTemperaturaCalorTanque de condensadosAgua Mezclado de condensados IsobricoTemperatura, salida en estado liquidoCalorBombas centrfugasRodete BombeoIsocrico e isotrmicoPresinTrabajoDesaireadorAgua Remover oxigeno del aguaIsobricoTemperatura, salida en estado liquidoCalorBomba de pistnImpulsorBombeoIsocrico e isotrmicoPresinTrabajo

c. Elaborar una tabla en Excel que contenga los siguientes puntos de acuerdo a la situacin asignada:

-Equipos involucrados. -Sistemas termodinmicos que generan o consumen energa. -Operaciones que ocurren en cada equipo. -Tipo de procesos termodinmicos realizados en cada uno de los equipos. -Definicin de variables termodinmicas para cada uno de los equipos, que permitan clculos de trabajo y energa. -Tipo de energa asociada al equipo.

Trabajo numero 2.

En las siguientes hojas de clculo, podremos encontrar el trabajo colaborativo nmero 2.

-Diagrama de bloques. -Tabla de condiciones trabajo numero 1.-Tabla de condiciones iniciales. -Estados.-Calculos.-Resultados y graficos

Diagrama de bloques. refrigerante comprimido

Identific.EquipoAlrededoresTCTANQUE DE CONDENSADOSTubera que transporta agua, vapor o aire, dependiendo del tipo de equipo que se utilice.BCBOMBA CENTRIFUGADADESAIREADORVCVENTILADOR CENTRIFUGOCLCALDERATGTURBOGENERADORICINTERCAMBIADORVRPVLVULA REDUCTORA DE PRESIN

DATCvapor de alta presion agua fres ca BC-2perdida en la mezcla BC-1 TG 440 W accionamiento del piston del agua VRPagua VC FOCO 1 expacion isotermica FOCO 2. expancion adiabatica compresion isotemica compresin adiabatica IC-1refrigenrante licuado IC-2gas carbonico licuado proceso carnot BC-3 energia BC-4suministro de aire al combustible Direcion de flujograma VRPCL

tabla de condiciones trabajo 1EquipoSistemasOperacionesProcesos Variables EnergaCaldera acuotubularAgua y vapor recalentadoCalentamiento y evaporacionCambio de fase de liquido a vapor de alta presin y temperaturaPresin, temperaturaCalor y trabajoCombusitble-aireCombustionReaccin qumica Mezcla aire- combustible CalorVlvula reductoravaporregulacionIsoentlpicoPresin, temperaturatrabajoTurbocompresorvapor y aireCompresin de aire Expansion Presin, temperaturaTrabajo y calorTurbogenerador multietapasvaporgeneracion de energiaExpansion Presin, temperatura, volumenTrabajo y calorOlla de coccinAgua y vaporCalentamiento IsobricoTemperatura,presion y volumenCalorTanque de condensadosagua y condensados almacenamiento de condensados IsobricoTemperaturaCalorBombas centrfugasagua(liquidos)BombeoIsocrico e isotrmicoPresinTrabajoDesaireadorAgua Remover oxigeno del aguaIsobricovolumentrabajoBomba de pistnImpulsorBombeoIsocrico e isotrmicoPresinTrabajo

tabla de condiciones iniciales

EQUIPOSIMBOLOUNIDADVALORES gr terminado en 9CALDERACA01Vapor generadoVkg/hr100000kg/s27.78Presin de vapor saturadoPvPSI160Eficiencia de la calderaeb0.75Temperatura agua frescaTaC12Temperatura de condensadoTcC60Porcentaje de agua frescaRac15%Prdida de agua desaireadapa2%CombustibleCcfuel oilRelacin combustible:aireRca1.5Eficiencia de la combustinec80%BOMBAPresin descargaPdPSI170COMPRESOR REFRIGERACINCarga de refrigeracin cuarto frio Toneladas10kW35.17Temperatura del cuarto froC-14RefrigeranteAmoniacoPresin inicialpsi5Presin finalpsi150COP del compresor3.2

Estados.CICLO TERMODINMICOVARIABLES DE PROBLEMA Y DE TABLAAGUAETAPAEQUIPO PROCESO ENERGAT inicialT finalP inicialP finalESTADOTEMPERATURAPRESINENTALPIAVOLUMEN ESPECFICOENTROPIACCPSIkPaPSIKpaEvaporacion aguaCalderaCalentamientoCalor52.8220
R10: R10:SE SUPONE ESTA TEMPERATURA A LA SALIDA DE LA CALDERA1701273.4621601204.514CPSIkPakJ/kgm^3/kgkJ/kg KBombeoBombaAumento de presinTrabajo52.852.80101.31701273.462Agua fresca120101.350.49290.001000460.180481CompresionCompresor refrigracin cuarto froAumento de presinTrabajo-27.4125.85135.8271501135.567Agua de condensado600101.3251.2570.001017090.8312Vapor de alta2201601204.5142864.280.1780416.68867Mezcla fresca y condensado52.80101.3221.14240.0010130.73982http://www.autoquem.com.ar/pdf/servicios/manual-para-instaladores.pdf
R10: R10:Valor del poder calorficolquido (Salida compresor)52.81701273.462222.33030.0010130.73982COMBUSTIBLE FUEL OILPoder CalorficoFkcal/kg10300kJ/kg43124.0394AMONIACO http://miguelhadzich.com/wp-content/uploads/2012/10/Tablas-Termodin%C3%A1mica-completas-Hadzich.pdf
R10: tabla de amoniaco, la utilice para hallar los valoresESTADOTtulo xPRESINTEMPERATURAVOLUMEN ESPECFICOENTALPAENTROPAPSIkPaCm^3/kgkJ/kgkJ/kg Kvapor saturado15135.8268-27.40.856584591408.52975.7376Vapor sobrecalentado1501135.5668125.80.165543321725.94245.7376

Calculos.CALDERAMEZCLA DE AGUA CONDENSADA Y AGUA FRESCABOMBACOMPRESOR PARA REFRIGERACINGENERACION DE VAPOR - CONSUMO DE CALORDETERMINACIN DEL FLUJO DE MASA EN LA BOMBA DETERMINACION DE LA ENTALPA A LA SALIDA DE LA BOMBACLCULO DEL TRABAJO DEL COMPRESORPRESENTACINPRESENTACINPRESENTACINPRESENTACINVAPOR GENERADO -VENTALPIA -HFORMULISMOCALOR -QPESO -MPerdida deagua desaireada - paVapor generado-VFORMULISMOENTALPA -HVOLUMEN -vPRESIN -PFORMULISMOTRABAJO -WCALOR DEL ESPACIO REFRIGERADO -QFORMULISMOCOEFICIENTE DE OPERACINVInicial H1,calFinal H2, calQcalMbpaVInicial H1,bFinal H2,bvInicial P1Final P2WcompQfCOPkg/skJ/kgkJ/kgkWkg/s%kg/skJ/kgkJ/kgm^3/kgkPakPakWkWCalor entregado al vapor27.78222.33032864.28Q = V*(H2,cal - H1,cal)Flujo msico227.78Mb =V*((pa/100)+1)Entalpa salida de la bomba 221.14241.01E-03101.31273.462H2,b = H1,b + v*(P2-P1)Potencia35.17COP = Qf/Wcomp3.2RESOLUCINRESOLUCINRESOLUCINRESOLUCINVInicial H1,calFinal H2, calFORMULISMOQcalpaVFORMULISMOMbInicial H1,bvInicial P1Final P2FORMULISMOFinal H2,bQfCOPFORMULISMOWcompkg/skJ/kgkJ/kgkW%kg/hrkg/skJ/kgm^3/kgkPakPakJ/kgkWkWCalor entregado al vapor27.78222.33032864.28Q = V*(H2,cal - H1, cal)73387.4912261867Flujo msico bomba227.78Mb =V*((pa/100)+1)28.33Entalpa salida de la bomba 221.14241.01E-03101.31273.462H2,b = H1,b + v*(P2-P1)222.3303Potencia35.173.2COP = Qf/Wcomp11.0FLUJO DE MASA DE COMBUSTIBLEDETERMINACIN ENTALPA ENTRADA A LA BOMBAAUMENTO DE PRESIN - CONSUMO DE ENERGA DE LA BOMBAPRESENTACINPRESENTACINPRESENTACINMASA -MCALOR -QPODER CALORFICO -F EFICIENCIA -eFORMULISMOENTALPIA -HFLUJOS MSICOS -MFORMULISMOTRABAJO -WMASA -MENTALPA -HFORMULISMOMcombQcalFcombebecH1,bHcondHfrMbMcondMfrWbMbInicial H1,bFinal H2,bkg/skWkJ/kgkJ/kgkJ/kgkJ/kgkg/skg/hrkg/hrkWkg/skJ/kgkJ/kgMasa de combustible73387.4943124.03940.750.8eb = Qcald / (ec*Mcomb*Fcomb)Entalpaentrada a la bomba251.25750.492928.330.85*Mb0.15*MbMcond*Hcond+Mfr*Hfr=Mb*H1,bPotencia0.01221.1424222.3303Wb = Mb*(H2,b-H1,b)RESOLUCINRESOLUCINRESOLUCINQcalFcombebecFORMULISMOMcombHcondHfrMbMcondMfrFORMULISMOH1,bMbInicial H1,bFinal H2,bFORMULISMOWbkWkJ/kgkg/skg/hrkJ/kgkJ/kgkg/skg/skg/hrkJ/kgkg/skJ/kgkJ/kgkWMasa de combustible73387.4943124.03940.750.8eb = Qcald / (ec*Mcomb*Fcomb)2.83610210.6610021583Entalpaentrada a la bomba251.25750.492928.3324.084.25Mcond*Hcond+Mfr*Hfr=Mb*H1,b221.1424Potencia28.33221.1424222.3303Wb = Mb*(H2,b-H1,b)33.66CANTIDAD DE AIRE PRESENTACINMASA -MRELACIN COMBUSTIBLE AIREFORMULISMOMaireMcombRcakg/skg/sFlujo de aire requerido2.8361.5Rca = Maire/McombRESOLUCINMcombRcaFORMULISMOMairekg/skg/skg/hrFlujo de aire requerido2.8361.5Rca = Maire/Mcomb4.25415316.0

resultados y graficos RESULTADOSPESO DE COMBUSTIBLE Y AIRE REQUERIDOSTEMPERATURA PRESIN VOLUMEN ESPECFICOENTALPIACALORTRABAJO ENTROPIAkg/sT inicial [K]T final [K]P inicial [kPa]P final [kPa]v inicial [m^3/kg]v final [m^3/kg]Inicial Hi [kJ/kg]Final Hf [kJ/kg]kWkWkJ/kg KCombustible2.84Caldera325.95493.151273.4621204.5140.0010130.178041222.33032864.2873387.49122618675.948852Aire4.25Bomba325.95325.95101.31273.4620.0010130.001013221.142385222.330333.660Compresor refrigracin cuarto fro245.8398.95135.8271135.5670.856584590.165543321408.52971725.942411.00

Hoja1