TERMODINÁMICA ACT 10_TRABAJO COLABORATIVO_2 ACTIVIDAD GRUPAL
PRESENTADO POR: LUIS ALBERTO PÉREZ CHAUX, Có!"#: 12$12%$1&'
ING$ DIRECTOR ( TUTOR CAROLINA LE)N VIRGUEZ RUBÉN DAR*O MUNERA TANGARI+E
CURSO20101'A_22GRUPO20101'_1-1
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA . A DISTANCIA ( UNAD ( +ACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOL)GICA E INGENIER*A PROGRAMA DE INGENIER*A INDUSTRIAL NOVIEMBRE 201'
OBJETIVOS
Desarrollar 3 ejercicios prácticos referente a la Termodinámica, siguiendo la secuencia. Utilizar el Editor de Ecuaciones de Word. TABLA ! Asignaci"n de datos para cada ejercicio de la fase grupal de acuerdo al #ltimo digito de n#mero de grupo. Temperatura en! $rados %elsius o cent&grados, $rados 'a(ren(eit, $rados )an*ine. %apacidad calor&fica. %am+io de entrop&a. Tra+ajos en rocesos -sotrmicos. /allar las Entalp&as de los compuestos. Lectura de entalp&as en ta+las termodinámicas. /allar la reacci"n de com+usti"n e0otrmica.
+/ 2 1%ola+orati2a! ara el desarrollo de esta fase cada grupo de+erá desarrollar de forma cola+orati2a los siguientes cálculos en Word teniendo en cuenta el diagrama ela+orado en el Tra+ajo %ola+orati2o .
C3453# 678#!98!4#: 1$ Determine la temperatura de la mezcla de las corrientes de agua fresca 4 condensada al interior del desaireador, suponga 5ue los cam+ios en las energ&as cintica 4 potencial, as& como las prdidas de calor son insignificantes. Asuma un porcentaje de &' de agua fresca en la mezcla.
TABLA 2: Asignaci"n de datos para cada cálculo de la fase cola+orati2a de acuerdo al #ltimo digito de n#mero de grupo.
R6/$ D/6#: BALANCE DE MASA
mentra− msale=∆ m sistema mentra− msale ≅ m1+ m2= m3
BALANCE DE ENERG*A
Eentra − E sale=∆ E sistema → ( estable )=0
Eentra − E sale
m1 T 1+ m2 T 2 = m3 T 3
m 1 T 1+ m2 T 2 =( m1+ m2 ) T 3
T 3 =
T 3 =
m1 T 1 + m2 T 2 m1 + m2
m1 T 1 + m2 T 2 m3
T98# ;5:
m1=masadelCondesado =48,3 Kgr T 1 =temperaturade Condesados = 32 ℃
m2=masa deagua fresca =26 Kgr T 2 =temperatura deaguafresca=12 ℃ m3=masa totalde lamezcla = 74,3
A(ora calculamos la masa total de la mezcla de agua fresca 4 condensada.
26 k → 35
m3 → 100
Entonces!
m3=
26 Kgr∗100 35
m3=74,3 Kgr
A(ora calculamos las masa de las mezcla del condensados del <'$
74,3 k → 100
m1 → 65
m1=
74,3 Kgr∗100 35
m1=48,3 Kgr
6a tenemos 5ue! m2=26 Kgr
Ecuaci"n para calcular la temperatura final en este caso T&
T 3 =
m1 T 1 + m2 T 2 m3
A(ora reemplazamos las 2aria+les!
T 3 =
48,3 Kgr ∗32 ℃ + 26 Kgr∗12 ℃ 74,3 Kgr
T 3 =
1545,6 ℃ + 312 ℃
T 3 =
74,3
1857,6 ℃ 74,3
=25 ℃
Tenemos la Temperatura 'inal de la 7ezcla!
T 3 =25 ℃
Buscamos la entalpia para esta temperatura en las ta+las de la página =10 del li+ro de %engel. h f =104.83
kJ kgr
2$ Determine la cantidad de calor re5uerido en la caldera para la e2aporaci"n del agua de alimentaci"n 1mezcla pro2eniente del desaireador. Tenga en cuenta la eficiencia =1 .
R6/$ D/6#: 8 > 89,3 :gr 1Agua 'resca 4 %ondensados
Convertimos Kilogramos a gramos 74,3 K
gr∗1000 gr =74.300 gr 1 K
T0 ; <= % ; 1<= > <83.= ; 2=?$1' : °
°
T@ ; ?3 % 1Temperatura de E+ullici"n a resi"n de la %iudad de Bogotá °
1?3 > <83.= ; &<<$1' : °
ɳ @!4!94!/ ;
? @
/#7 ; =9 :cal:gr ; %alor Censi+le C ; . %al gr : 1%apacidad %alor&fica ara el Agua. L ; =9 %al gr 1%alor latente de la 2aporizaci"n del Agua Q1=m L v
Qs= mCp ( T f −T 0)
Qs=74.300 gr∗1.0
Cal ( 366.15 ° K −298.15 ° K ) gr°k
Qs=74.300 gr∗1.0
Cal ( 68 ° k ) gr°k
Qs=5.052 .400 Cal
Q1=m L v
Q1=74.300 gr∗540
Cal gr
Q1= 40.122.000 Cal
As&, el calor total re5uerido es!
Qs + Q 1=5.052 .400 Cal + 40.122.000 Cal Qs + Q 1= 45.174 .400 Cal
QTotal =45.174 .400 Cal
&$ %on +ase en el resultado del punto anterior calcule la cantidad de com+usti+le gas"leo re5uerido en la caldera, adicionalmente calcule la cantidad de di"0ido de %ar+ono generado asumiendo com+usti"n completa.
R6/$ D/6#: > 9=.89.9 %al 1%alculo del unto Anterior ɳ @!4!94!/
>F
C12 H2& > %om+usti+le 1$as"leo O2 ; 0&geno CO2 ; Di"0ido de %ar+ono H2O ; Fapor de Agua
Famos a calcular la cantidad de com+usti+le gas"leo re5uerido en la caldera por (ora. Tenemos 5ue
QTotal =45.174 .400 Cal
%on2ertimos %alor&as 1Trmicas en :ilo Goule!
45.174 .400
Cal∗0.0041868 KJ =189.136 KJ 1 Cal
Famos a realizar las con2ersiones de 7G:gr a :G:gr, para (allar el poder calor&fico del gas"leo.
1 egaJoule→ 1000 KJ
J ∗1000 KJ Kgr KJ =48.000 48 Kgr 1 J
A(ora 2amos a calcular la cantidad de com+usti+le $as"leo, para esto se di2ide el T#6/3 entre el poder calor&fico del gas"leo.
Cantidad deC 12 ! 23=
189.136 K J
KJ 48.000 Kgr
=3,94 Kgr
Ca+emos 5ue 1 gal"n de gas"leo pesa &,2 :gr
3,94
Kgr ∗1 gal"nC 12 ! 23 3,2 Kgr
=1,2 galones de gas"leo
ECUACI)N ESTEUIOMETRICA
C 12 ! 23+ #2 →C #2 + ! 2 #
E$uilibramos elCarbono 4 C 12 ! 23 + #2 → 48 C #2 + ! 2 #
E$uilibramos el !idrogeno 4 C 12 ! 23 + # 2 → 48 C #2 + 46 ! 2 #
E$uilibramos el#%&geno 4 C 12 ! 23 + 71 #2 → 48 C #2+ 46 ! 2 #
Ecuaci"n'alanceada 4 C 12 ! 23 + 71 #2 → 48 C #2+ 46 ! 2 #
S 6#8/9 3/ E96/3/ 3# C#856# 5 746!/ T/3/: ∆ ! ° f (C 12 ! 23) =48
J Kgr
∆ ! ° f ( C # 2) ≅ −394
KJ mol
∆ ! ° f ( ! 2 #) ≅−286
KJ mol
)ecordemos 5ue para el O2, se encuentra en su estado li+re es decir 5ue se encuentra como un gas li+re en su estado natural, entonces es ; 0. ∆ ! ° f #2=0
Famos a realizar las con2ersiones de 7G:gr 4 :Gmol a :G:gr
1 egaJoule→ 1000 KJ
J ∗1000 KJ Kgr KJ =48.000 48 Kgr 1 J
A(ora 2amos a realizar la con2ersi"n de 9H. :G :gr para dejar la entalp&a del %
KJ ∗1 Kgr Kgr ∗167,31 gr KJ 1000 gr =8.031 48.000 mol 1 mol deC 12 ! 23
Entonces las entalpias son! C 12 ! 23=8.031
KJ mol
C#2 =−394
KJ mol
! 2 # =−286
KJ mol
∆ ! ° (eacci"n= ∆ ! ° f productos− ∆ ! ° f reactivos ∆ ! ° (eacci"n= 48∗(−394 )+ 46∗(−286 )−( 4 )∗( 8.031 ) + 71∗(0 ) ∆ ! ° (eacci"n= (−18.912 ) + (−13.156 )−( 32.124 ) +( 0 ) ∆ ! ° (eacci"n=−18.912 −13.156 −32.124
∆ ! ° (eacci"n=−64.192
KJ ( C ! ) mol 12 23
La energ&a contenida en los reacti2os > energ&a contenida en los productos calor li+erado en la com+usti"n.
A(ora se calcula la cantidad de $as"leo 1Disel 5ue se (a+rá de 5uemar para producir 1?=$1&< J. 1Este cálculo es del punto anterior. )ecuerde 5ue toda reacci"n de com+usti"n es e0otrmica 4 por tanto su calor será positi2o o su 96/3!/ 9"/6!/, este calor es más com#n e0presarlo como capacidad calor&fica de un com+usti+le.
n ( C 12 ! 23) =189.136
KJ ∗1 molC 12 ! 23 KJ 64.192 mol
=2,95
≅
3 mol
Ce e5uili+ra la ecuaci"n con las moles de C12H2& o+tenidas.
12 C 12 ! 23 + 213 #2 → 144 C #2+ 138 ! 2 #
Ce necesitan 12 moles de C12H2& Ce generan 1-- moles de CO2 A(ora con2ertimos 1-- moles de CO2 a *ilogramos.
144 mol
C#2∗167,31 gr 1 molC# 2
=24.093 gr
A(ora 2-$0=& "7 los con2ertimos a :ilogramos di2idindolos por 1000$ )esultado ; 2- "7 de CO2 A(ora calculamos la eficiencia!
Ƞ=
Calor deCombusti"n (eal ∗100 Calor de combusti"nte"rico
Ƞ=
48 144
∗100
Ƞ =33,3
Encontramos solamente el &&,& de la eficiencia en la reacci"n del com+usti+le $as"leo 5ue genera la caldera. Esta entalp&a es negati2a cuando se trata de una 7/44!ó9 K#678!4/, 5ue desprende calor, mientras 5ue es positi2a cuando es endotrmica.
CONCLUSI)N
Estos ejercicios de Termodinámica son de muc(a importancia para nosotros como estudiante de -ngenier&a -ndustrial 4a 5ue desarrollamos conocimientos 4 (a+ilidades so+re cada uno de los sistemas encontrados en nuestro entorno. %omprendimos 5ue la temperatura no es energ&a sino una medida de esta 4 5ue es la sensaci"n de la diferencia de calor de los diferentes cuerpos. El calor es lo 5ue (ace 5ue la temperatura aumente o disminu4a as& m ismo comprendimos 5ue el calor es una transferencia ente dos cuerpos 5ue se puede asociar al mo2imiento de los átomos %omprendimos 5ue la termodinámica se utiliza d&a a d&a en nuestras 2idas por eso es mu4 importante, la importancia de estos procesos termodinámicos en nuestro entorno 4 como estos afectan el medio en 5ue 2i2imos 4 de all& presentar alternati2as de mejoramiento en la conser2aci"n del am+iente.
RE+ERENCIAS BIBLIOGRÁ+ICAS
(ttp!datateca.unad.edu.cocontenidos<=<=%uadernoTa+lasI<I Je+KK.pdf
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Tomado de! engel, 6. A., M Boles, 7. A. 1<3. Termodinámica 1p. <93. 70ico! 7c$raJI/ill.
(ttp!datateca.unad.edu.cocontenidos<=<=KTermodinamicaK7oduloK< 3.pdf
(ttps!JJJ.unitjuggler.comenerg4Icon2ertirI7GIaI*G.(tml
Ta+la ropiedades de %om+usti+les 1%om+usti"n en Aire de la página = del %uaderno de Ta+las Termodinámicas 5ue se encuentra colgado en la secci"n de contenidos del curso, en la página principal.
