CALIDAD DE VAPOR EN LA CALDERA

CALIDAD DE VAPOR EN LA CALDERAIntroduccin:

En la presente prctica de laboratorio determinaremos la calidad del vapor generado por un intercambiador de calor. El calormetro que se utilizar ser el de estrangulamiento.

El calormetro se fundamenta en la expansin adiabtica del vapor sin realizar trabajo externo por lo que la energa del vapor permanece constante, las prdidas por conveccin han de reducirse al mnimo, para ello el calormetro y el conducto de unin con la caera de vapor han de estar aislados trmicamente.

Objetivos:

1. Comprender los fundamentos de los calormetros.

2. Conocer los equipos, instrumentos y tcnicas para la obtencin de muestras.3. Determinar la calidad del vapor de agua obtenido.

4. Familiarizarse con el uso de las tablas de vapor de agua.

5. Comprender el funcionamiento de la caldera, y conocer cada uno de los elementos de la misma.

Fundamentos tericos:

Calormetro de estrangulamiento.-

Cuando el vapor se expande adiabaticamente sin hacer trabajo externo, como por un orificio por ejemplo, las entalpas a alta presin y baja presin son las mismas (sino existe un cambio neto de velocidad del vapor). Esta expansin se denomina estrangulamiento.

Del diagrama de Mollier se puede ver que el vapor hmedo con entalpa mayor de 1150 BTU/lbm, se supercalienta cuando se estrangula hasta la presin atmosfrica. La temperatura medida del vapor expandido, conjuntamente con la presin, fija su entalpa en la regin de sobrecalentado, la cual conjuntamente con la presin del vapor hmedo se puede obtener los valores necesarios para calcular el porcentaje de humedad en la muestra de vapor hmedo.El principio anterior se usa en varias formas en los calormetros de estrangulamiento, uno de los cuales incorpora un pequeo orificio para la expansin de la muestra de vapor hacia una cmara donde la temperatura del vapor extendido es medida a la presin atmosfrica. Los cambios de velocidad son despreciables.

El proceso de estrangulamiento se define por y se utiliza comnmente en la prctica para determinar la calidad del vapor.

Si una muestra de este vapor a alta presin es estrangulada a una presin menor entonces, dentro de ciertos lmites, se volver recalentado, punto 2. En la condicin recalentada, podemos medir su presin y su temperatura, localizado as el punto 2. Con la presin y temperatura conocidas, se puede obtener la entalpa h2, con las tablas de recalentado.Entonces:

Con la cual se puede hallar X, buscando las entalpas hg y hf que corresponden a alguna presin conocida P1.

Como de ordinario se requiere el mximo grado de precisin, el clculo puede simplificarse con el empleo del calor especfico de vapor a presin constante. E la figura se observa que la entalpa en 2 es igual a la del vapor saturado, hg, mas la entalpa para el recalentado desde g hasta 2.

El calor para recalentar el vapor se calcula con porque los puntos g y 2 estn en una curva de presin constante para las condiciones que se encuentran en un calormetro, el Cp para el vapor puede tomarse como:

De modo que para una libra tenemos:

Donde en grados de recalentamiento en el punto 2 y se obtiene de:

Calormetro.- Para hallar el ttulo de vapor permitimos que una muestra del mismo circule dentro de un instrumento conocido como calormetro de estrangulamiento y de el salga a la atmsfera. Antes de que se tomen las lecturas en el calormetro, el vapor deber tener el tiempo suficiente como para conseguir un estado interno estacionario, el suficiente para que todas las partes se calienten hasta una temperatura que se mantenga constante. Para mantener las condiciones adiabticas, el instrumento deber estar aislado, y para que los resultados sean de confianza, el vapor deber tener cuando menos 10C de recalentamiento en el calormetro.Si el vapor esta muy hmedo inicialmente, puede no transformarse en recalentado en el calormetro, en cuyo caso las lecturas del calormetro no tienen sentido, pues la temperatura y la presin sern de saturacin.

Procedimiento experimental:

1. Luego que el instructor del laboratorio encienda la caldera, esperar hasta que el equipo llegue a la presin de trabajo y comience a circular vapor saturado en la caldera.

2. Apunte los valores de presin y temperatura de operacin de la caldera.3. Abra la vlvula que permite el paso a la lnea que lleva vapor a los calormetros.

4. Tome la lectura de presin del vapor antes de ingresar al calormetro.5. Abran las vlvulas que controlan el flujo de vapor hacia el calormetro de estrangulacin y espere que se de el equilibrio trmico.

6. Ponga en funcionamiento la lnea de agua de alimentacin al tanque del calormetro.

7. Espere a que la presin disminuya hasta un valor estable.

8. Tome las lecturas de presin y temperatura del vapor a la salida del calorimetro.

9. Tome la lectura de la presin baromtrica

10. Repita la toma de lecturas regulando el flujo de vapor que ingresa al calormetro.

Tabla de datos:

Calculo de la calidad:

La calidad se la encuentra por la siguiente expresin:

Donde los trminos de son encontrados con los datos de operacin de la caldera.

El valor de la entalpa en el punto 2 es encontrado por la siguiente expresin:

Estos datos son encontrados por los valores que obtenemos en el calormetro.

El valor de la entalpa en el punto 2 tambin puede ser encontrado por las tablas termodinmicas en la regin de sobrecalentamiento.

Obtencin de la calidad:

Conclusiones:

Observaciones:

Recomendaciones:

Contestar las siguientes preguntas evaluativos:

1. Determine la calidad para las diferentes lecturas, utilizando doble interpolacin al momento de calcular h2 y presente el error producido.

2. Ilustre el proceso de estrangulamiento que se obtuvo en la prctica utilizando el Diagrama de Mollier.

_1278150260.unknown

_1278150635.unknown

_1278231505.xlscalidad vapor de caldera

LaboratorioCalormetro de estangulamiento

Presin atmosfricapsi14.7Nro lecturaP2 (psig)T2 (C)Tsat 2 (C)

Temperatura ambienteC1

Caldera2

Presin de calderabar3

Temperatura de calderaC4

Hoja2

Hoja3

_1278231602.unknown

_1278231664.unknown

_1278231743.unknown

_1278231551.unknown

_1278231504.xlscalidad vapor de caldera

LaboratorioCalormetro de estangulamiento

Presin atmosfricapsi14.7Nro lecturaP2 (psig)T2 (C)Tsat 2 (C)

Temperatura ambienteC1

Caldera2

Presin de calderabar3

Temperatura de calderaC4

Hoja2

Hoja3

_1278150413.unknown

_1278150537.unknown

_1278150358.unknown

_1278149644.unknown

_1278150128.unknown

_1278148443.unknown