5/24/2018 Prctica 11 Laboratorio de Termodinmica

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LABORATORIO DE TERMODINMICA

Prctica #11

Coeficiente de Joule-Thomson

Integrantes:

Garca Hernndez Francisco Moiss Grupo de teora: 13

Luz Lpez Erick Francisco Grupo de teora: 03

Grupo de laboratorio: 02

Fecha de entrega:

28/10/2013

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OBJETIVOS

Determinar el valor del coeficiente de Joule y de Thomson para agua en un procesoisoentlpico (proceso de estrangulamiento).

Obtener la calidad del vapor de un generador de vapor.INTRODUCCINLa estrangulacin es un proceso en el cual se hace pasar un fluido por una tubera que disminuye

su rea transversal. Durante un proceso de estrangulamiento ocurren cambios en las propiedades

termodinmicas del fluido, que incluyen una disminucin de la presin, aumento de la velocidad,

entalpia constante e incremento o disminucin de su temperatura durante el tramo en el que el

fluido est estrangulado. Los dispositivos para realizar dicho proceso son vlvulas, tubos capilares,

reducciones bruscas y tapones porosos (corcho). La magnitud de la variacin de temperatura

durante ste proceso se rige por el coeficiente de Joule-Thomson.

Los dispositivos de estrangulamiento son por lo regular dispositivos pequeos y se puede

suponer que el flujo por ellos es adiabtico (Q 0) puesto que no hay suficiente tiempo ni rea

suficientemente grande para que ocurra alguna transferencia de calor efectiva. Tambin, no se

realiza trabajo (W0), y el cambio en la energa potencial es muy pequeo (Ep=0). Aun cuando la

velocidad de salida sea con frecuencia considerablemente mayor que la velocidad de entrada, en

la mayora de casos el incremento de energa cintica es insignificante (Ec=0), por lo que la

ecuacin de energa aplicada a estos dispositivos se reduce a:

Como

Por lo que se concluye que un proceso de estrangulamiento es un proceso isentlpico, ya

que las entalpias, si bien no son constantes durante el proceso, s son iguales en la entrada y en la

salida.

El coeficiente de joule-Thomson (mencionado lneas arriba) est definido como

()El cual expresa como vara la temperatura durante un proceso de estrangulamiento, con el rango

de valores siguente:

la temperatura aumenta la temperatura permanece constante

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la temperatura disminuye

METODOLOGACantidad Material

1 Generador de vapor con termmetro bimetlico.1 Multmetro digital con termopar tipo K de inmersin.

1) Prender el generador de vapor.2) Calentar hasta una presin de 5 bar.3) Colocar el termopar tipo K en la tubera correspondiente.4) Abrir toda la vlvula.5) Esperar unos 8 segundos a que se alcance el estado estacionario.6) Tomar la temperatura del termmetro bimetlico, propio del generador de vapor.7) Tomar la lectura de temperatura del multmetro digital.8) Tomar la lectura de presin manomtrica.9) Cerrar la vlvula.10)Repetir a las mismas condiciones para cada equipo.

DESARROLLO1) Esta prctica la realizamos en conjunto las 5 brigadas del laboratorio. Se espero a que el

calentador tuviera el agua a 5[bar] de presin.

2) Una vez alcanzada la presin de 5[bar], la brigada 1 realiz los siguientes pasos:a. Registraron la temperatura del termmetro bimetlico.b. Abrieron la vlvula del calentador al mximo hasta alcanzar la presin de 4,5[bar].c. Cerraron la vlvula al llegar a la presin de 4,5[bar].d. Registraron la temperatura indicada por el multmetro digital.e. Realizaron el proceso los pasos a, b, c y d tres veces, debido a que no medan la

temperatura que indicaba el multmetro digital antes de cerrar la vlvula, y se

tom el valor que obtuvieron en la primera ocasin para el evento 1.

3) Se espero a alcanzar la presin de 4,5[bar].4) La brigada 2 ahora acudi a trabajar con el generador de vapor, y realizaron los siguientes

pasos:

a. Registraron la temperatura del termmetro bimetlico.b. Abrieron la vlvula del calentador al mximo hasta alcanzar la presin de 4[bar].c. Registraron la temperatura indicada por el multmetro digital al llegar a la presin

de 4[bar].

d. Cerraron la vlvula.5) Acudi posteriormente la brigada 3 al calentador de agua, esta vez no se espero a alcanzar

la presin de 4[bar] ya que la presin se encontraba en esa magnitud, y realizaron los

pasos a, b, c y d del punto 4, pero para la presin inicial de 4[bar] y presin final de

3,5[bar].

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6) Acudi posteriormente la brigada 4 al calentador de agua, esta vez tampoco se espero aalcanzar la presin de 3,5[bar] ya que la presin se encontraba en esa magnitud, y

realizaron los pasos a, b, c y d del punto 4, pero para la presin inicial de 3,5[bar] y presin

final de 2,3[bar].

7) Posteriormente acudimos nosotros (brigada 5) y esperamos a que la presin llegara a2,3[bar]. Al alcanzarse la presin mencionada, realizamos lo siguiente:

a. Registramos la temperatura del termmetro bimetlico.b. Abrimos la vlvula y esperamos a que la presin manomtrica indicara 1,5[bar].c. Una vez alcanzada la presin indicada anteriormente, registramos la temperatura

obtenida por el multmetro digital con termopar.

d. Cerramos la vlvula.RESULTADOSa) Tabla de resultadosEvento P1man[Pa] P1abs[Pa] T1[C] P2abs[Pa] T2[C] Xv Xl J-T [C/Pa]

1 500 000 577 144,64 150 77 144,64 360 118% 0 -4,2x10-4

2 450 000 527 144,64 150 77 144,64 383 123,6

%

0 -5,17x10-4

3 400 000 477 144,64 145 77 144,64 450 130,3

%

0 -7,625x10-4

4 350 000 427 144,64 140 77 144,64 330 118,7

%

0 -5,429x10-4

5 230 000 307 144,64 130 77 144,64 320 118,2

%

0 -8,26x10-4

b) Tabla de entalpias

Evento h[kJ/kg] hf[kJ/kg] hg[kJ/kg]

1 3 197,389 632,18 2 745,9

2 3 244,2696 632,18 2 745,9

3 3 383,993 610,64 2 739,8

4 3 136,242 589,16 2 733,5

5 3 115,859 546,38 2 720,1

Patm=77 144,64[Pa]

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Memoria de clculos

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CONCLUSIONESGarca Hernndez Francisco Moiss

Obtuvimos una calidad de vapor superior al 100% ya que la temperatura de salida del vapor de

agua a presin atmosfrica era muy superior a los 92[C] que es su temperatura de saturacin a la

altura en que se encuentra el D.F., y el coeficiente de Joule-Thomson al ser negativo nos indic un

aumento en la temperatura, cosa que si ocurri al ser liberado el vapor del intercambiador de

calor.

El conocimiento y manipulacin de la calidad de un vapor es necesaria para el manejo de

autoclaves en la esterilizacin de instrumental de laboratorio o mdico, para el cual se necesita un

vapor supercalentado a presin con una calidad del 100%, as como para autoclaves de uso

industrial en el tratamiento de maderas que se usarn en la construccin de exteriores (para

protegerla de parsitos), el teido de telas, realizar vulcanizado en la industria de neumticos y en

el manejo de residuos hospitalarios.

Luz Lpez Erick Francisco:

Como he reiterado desde las prcticas anteriores, el estudio de las propiedades de los gases es de

suma importancia en el rea ingenieril ya que en el ambiente laboral se encontrara

frecuentemente con la necesidad de comprender perfectamente y con ello llevar a cabo de forma

eficiente nuestro trabajo con maquinaria que use sustancias en este estado para su

funcionamiento. Tal vez en este momento no poseemos el suficiente conocimiento para poder

valorar correctamente la utilidad de los conceptos que a durante este semestre se han visto y se

vern.

Tampoco se debe olvidar que las tecnologas que ocupan gases estn presentes en casi cualquier

cosa que nos rodea ya se directa o indirectamente, y adems se encuentra en constante

desarrollo.

Es por ello que estas prcticas me parecen tiles ya que son los fundamentos sobre los cuales se

apoyaran nuestros conocimientos futuros que a su vez nos permitirn desarrollarnos

laboralmente.

En esta prctica los objetivos se cumplieron ya que los datos que obtuvimos fueron consistentes

aun que uno si fue anormal los dems se mantuvieron razonablemente similares.

En conclusin la prctica se desarrollo correctamente y cumpli con los objetivos deseados.