UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES FACULTAD DE INGENIERIA TERMODINAMICA PRQ - 400
Docente: Ing. Ph. D. René Alvarez Grupo: 3 Integrantes: Callisaya Valencia Mariana Estrella Camacho Dalenz Rodrigo Marcelo Cancari Brayan Andres Espinoza Choque Malena Marisol Guarachi Yujra Marcelo Juan Limachi Aruni Cristian Fernando Paz Quispe Karen Fabiana Paz Rios Alejandra Ramírez Tola Vladimir Saavedra Yujra Carla Janice Segovia Flores Marcelo de Marin Ticona Quispe Elizabeth Yanarico Mamani Ruben Yujra Iturralde Dustin Federico
2017 1
INDICE GENERAL
1. OBJETIVOS 1.1. OBJETIVOS GENERAL.
Analizar, el intercambio de energía en un sistema abierto en estado transitorio transitori o del agua.
1.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS.
Observar las respectivas temperaturas respecto al tiempo al trascurrir trascurr ir el experimento.
Determinar el volumen de agua de la manguera, así como también el del serpentín.
Determinar la temperatura del caudal al salir del sistema respecto al tiempo.
Calcular el calor proporcionado, calor ganado y el calor disipado del sistema.
Analizar el comportamiento de las variables en las respectivas gráficas.
Determinar el rendimiento del sistema.
Interpretar los resultados obtenidos de la práctica.
FUNDAMENTACIÓN TEORICA 2. FUNDAMENTACIÓN El experimento se realizó en un sistema abierto que se define como aquel que permite el paso o la transferencia transferenci a de energía y materia. Cuando se habla de transferencia de energía se consideran las diferentes formas de esta como el calor Q, el trabajo W, y la energía total E; que son independientes en el proceso. La primera ley de la termodinámica explica que la energía no puede crearse ni destruirse durante un proceso, pero si puede cambiar de forma, por lo que cada magnitud de energía ingresada al sistema debe ser considerada a la hora de realizar los cambios.
BALANCE DE ENERGÍA:
El cambio de energía en un proceso determinado está dado por la diferencia entre la energía que entra al sistema y la energía que sale de esta. La siguiente ecuación es conocida como balance de energía, y es fundamental para entender el comportamiento de esta a lo largo del proceso. 2
− = ∆ La energía es una propiedad y el valor de una propiedad no cambia a menos que cambie el estado del sistema. Por lo tanto, el cambio de energía de un sistema es cero si el estado no se modifica durante el proceso. También es posible que exista energía en numerosas formas: interna (energía cinética de las moléculas, latente, química y nuclear), cinética, potencial, eléctrica y magnética, por lo que la suma de ellas constituye la energía total E de un sistema. En ausencia de efectos eléctricos, magnéticos y de tensión superficial, el cambio de la energía total del sistema durante un proceso es la suma de sus cambios de sus energías interna, cinética y potencial, lo cual se expresa como:
∆ = ∆ + ∆ + ∆ ∆ = − ∆ = ( − ) ∆ = − Cuando se especifican los estados inicial y final, los valores de las energías específicas se determinan directamente de las tablas de propiedades o de las relaciones de propiedades termodinámicas. (TERMODINÁMICA; Cengel, Yunus A.; P,72) La mayor parte de los sistemas estudiados son estacionarios, lo que quiere decir que las variables que dependen del tiempo permanecen invariables ( los cambios de energía cinética y potencial son cero). En este caso la energía total se reduce únicamente a la energía interna:
∆ = ∆ La energía total de un sistema corresponde a la sumatoria de tres tipos de energía:
1.- Energía Cinética: energía debida al movimiento traslacional del sistema considerado como un todo, respecto a una referencia (normalmente la superficie terrestre) ó a la rotación del sistema alrededor de un eje.
2.- E nerg ía P otencial otenci al:: energía debida a la posición del sistema en un campo potencial (campo gravitatorio o campo electromagnético)
3.- E nerg ía Interna: In terna: toda energía que posee un sistema que no sea cinética ni potencial, tal como la energía debida al movimiento relativo de las moléculas respecto al centro de masa 3
del sistema o energía debida a la vibración de las moléculas o la energía producto de las interacciones electromagnéticas de las moléculas e interacciones entre los átomos y partículas subatómicas que constituyen las moléculas. Recordemos que al estudiar balances de materia, definimos un proceso cerrado como aquel proceso en el que no hay transferencia de materia con los alrededores mientras el mismo se lleva a cabo. Sin embargo, nada dice de la transferencia de energía o sea, en este sistema, la energía puede ser intercambiada con los alrededores (el sistema puede recibirla o entregarla) y seguir siendo cerrado. Las dos formas de energía en tránsito son calor y trabajo.
TRANSFE RE NCIA DE DE CALOR.La transferencia de calor hacia un sistema incrementa la energía de las moléculas y por lo tanto la del sistema; asimismo, la transferencia de calor desde un sistema la disminuye, ya que la energía transferida como el calor viene de la energía de las moléculas del sistema.
TRANSFE RE NCIA NCIA DE TRAB AJ O.O.Una interacción de energía que no es causada por una diferencia de temperatura entre un sistema y el exterior es trabajo. La transferencia de trabajo a un sistema incrementa la energía de este, mientras que la transferencia de trabajo desde un sistema la disminuye, puesto que la energía transferida como trabajo viene de la energía contenida en el sistema. (TERMODINÁMICA; Cengel, Yunus A.;P.73)
Para el análisis del experimento se usarán las siguientes ecuaciones, basándonos en el balance de energía:
= −∆ + ℎ+ − + + −∆ + 0 Y de forma integral tenemos:
∆ = ∫−∆ + + ℎ 00 + ∫0−∫0−∫ 0−∫ + + 0 Pero el sistema en el que nos basamos descarta la agitación y las energías despreciables del proceso nos quedará:
∆ = ∫−∆ + + ℎ 00 + ∫0−∫0 4
Además de estas estas consideraciones, consideraciones, debemos debemos tener tener en cuenta que que se trabaja trabaja como un proceso proceso estacionario, y como se vio atrás la energía total se igualará directamente a la energía interna despreciando la energía potencial y la energía cinética.
∆ = ∆ = − El flujo de energía por el intercambio de masa entre el sistema y el exterior podrá definirse en cualquier momento como:
− ∆ + + ℎ = − + 2 + − Donde pueden omitirse los valores de energía energía cinética y potencial. Para el calor que entra al sistema tenemos:
∆0 = ( ( − ) +∆ + ∆∆∆ − + 3. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
MATE MA TE R IA L E S MATERIAL Generador de vapor Agitador mecánico Recipiente cilíndrico Probeta graduada Serpentín de calefacción Termómetro digital Mangueras flexibles
OBSERVACIONES OBSERVACION ES Velocidad regulable Con cuatro deflectores 500 ml
CANTIDAD 1 1 1 7 1 4 7
AS A S P E C TO OP O P E R A C IONA IO NA L -
Se armó el sistema requerido para el experimento, conectando las mangueras al cilindro y a las fuentes de agua y vapor.
-
Se reguló el caudal de agua de forma que el cilindro no rebosara de la misma, pero que al mismo tiempo el serpentín no quede al descubierto.
-
Se tomaron los datos de volumen y tiempo para determinar el caudal de agua.
-
Cuando el vapor llegó a la temperatura de 90 °C se inició la toma de datos cada 30 segundos, tomando datos de cada temperatura y el volumen de agua condensada. 5
-
Se toman los datos hasta que las temperaturas sometidas a medición se mantienen en un rango constante.
-
Al terminar el experimento de determinaron determinaron los volúmenes de las mangueras y del serpentín, para de esa forma encontrar el volumen total del sistema.
4. RESULTADOS 4.1. Esquema o figura del sistema utilizado en la práctica. Figura N° 1 Sistema Armado
Fuente: Elaboración Propia
4.2. Gráficas, análisis e interpretación las siguientes relaciones Datos Experimentales TABLA N°1 6
TIEMPO [s] 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 510 540 570 600 630 630 660 690 720 750 780 810 840 870 900 930 960 990
T condensado T vapor [°C] [°C] 19,4 90 17,1 90 16,6 90 16,2 90 18,1 90 18,2 91,0 18,0 92,5 18,3 93 18,2 94 18,3 95 17,1 95,5 16,4 95,5 17,0 96 17,9 97 18,3 97,5 18,6 97 19,1 97,5 19,2 97,5 19,5 97,5 19,9 97,5 20,0 97,5 20,2 97,5 20,5 97,5 20,7 97,5 20,8 97,5 21,1 97,5 21,3 97,5 21,1 97,5 21,3 97,5 21,5 97,5 21,3 98 21,4 99,5 21,9 100 21,6 100 21,6 100
T sistema [°C] 14,2 14,1 14,1 14,1 14,1 14,2 14,2 14,2 14,2 14,2 14,2 15 16 16,7 17,3 17,8 18,2 18,6 18,8 19,2 19,4 19,6 19,9 19,9 20,3 20,5 20,6 20,7 20,7 20,8 21 21,1 21,3 21,3 7 21,4
T salida [°C] 15,5 15,5 15,5 15,5 15,5 15,5 15,5 15,4 15,4 15,5 15,5 16,1 17,1 17,8 18,4 18,9 19,3 19,7 20,0 20,3 20,6 20,8 20,9 21,2 21,4 21,5 21,6 21,7 21,7 21,9 22,1 22,2 22,2 22,2 22,2
V condensado [ml] 0,5 1 0,1 0,1 10 33 22 14 6 9 8 15 14 13 18 17 17 22 23 24 11 22 24 22 24 21 21 24 23
1020 1050 1080 1110 1140 1170 1200 1230 1260 1290 1320 1350 1380 1410 1440
21,8 21,7 21,7 21,8 21,8 21,8 21,1 21,1 22,2 22,2 22,3 22,4 22,4 22,5 22,5
99,5 99,5 99,5 99,5 99,5 99,5 99,5 99,5 99,5 99,5 99,5 99,5 99,5 99,5 99,5
21,1 21,1 21,1 21,1 21,2 21,7 21,6 21,7 21,7 21,8 22,0 22,0 22,0 22,0 22,0
22,1 21,9 22,1 22,1 22,4 22,4 22,5 22,6 22,6 22,6 22,7 22,8 22,8 22,7 22,8
19 24 24 23 23 22 18 23 22 24 24 23 25 24 24
Fuente: Elaboración Propia
CAUDAL TABLA N° 2
Volumen del sistema 1 (serpentín):
108 ml
7,35
Volumen del sistema 2:
5002 ml
410
5,06
Volumen de la manguera:
90 ml
410
7,60
355
6,88
Volumen total:
4912ml
370
7,20
385
7,28
VOLÚMEN [ml]
TIEMPO [s]
400
Fuente: Elaboración Propia
8
a)
Ts vs. t (temperatura del sistema como función del tiempo) Grafico N° 1
Tempera Temperatura tura del del Si s tema tema (°C (° C ) vs . Tiempo(s Tiempo(s )
T. sistema(°C) vs. tiempo(s) 25
20
) 15 C ° ( a m e t i s i s . T
y = -3E-17x 6 + 1E-13x 5 - 1E-10 1E-10xx4 + 2E-09x3 + 6E-05x 2 - 0.0127x + 14.504 14.504 R² = 0.9919
10
t sist 5
Poly. (t sist)
0 0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
Tiempo(s)
Fuente: Elaboración Propia
A NÁ L IS IS Los datos utilizados son los datos experimentales. Según el grafico se aprecia la temperatura del sistema constante a 15 °C, hasta que el vapor comienza a condensarse, ya que el vapor pierde calor, por lo tanto, la temperatura del sistema aumenta, hasta llegar a un punto estacionario.
9
b) Tvap, Tcond vs. t (temperatura del vapor y del condensado como función del tiempo. Grafico N°2
Tempe Temperat ratura ura de Vapor, Vapor, C ondens ondens ado y S is tema tema (°C (° C ) vs . Tiempo(s Tiempo(s )
120
y = 2E2E-16x6 - 7E7E-13x5 + 1E1E-09x4 - 1E1E-06x3 + 0.0003x2 - 0.0242x + 90.144 100
80
Tvapor(°C)
y=
5E5E-17x6
-
2E2E-13x5
+
4E4E-10x4
-
4E4E-07x3
+
0.0001x2
Tcond corr (°C) Tsist(ºC)
- 0.0092x + 53.922
c 60 °
Poly. (Tvapor(°C)) Poly. (Tcond corr (°C))
40
20 y = -6E6E-17x6 + 3E3E-13x5 - 4E4E-10x4 + 3E3E-07x3 - 6E6E-05x2 + 0.0058x + 17.7
0 0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
t(s)
Fuente: Elaboración propia
A NÁ L IS IS La relación del aumento de las temperaturas tanto del vapor como del condensado, se debe a que, al ya estar el sistema caliente o estar a una una temperatura relativamente similar alta, la temperatura que se encuentra en el tanque de agitación, cada vez va aumentando y por tanto la temperatura del condensado que salga será cada vez mayor , hasta que sean similares o quizá un equilibrio. 10
c) Vcond. Vs. t (volumen del condensado obtenido en el transcurso del tiempo). Grafico N° 3
Volumen Volumen de condensado condensado (ml) (ml) vs v s . Tiem Ti empo po (s )
Vcond(ml) vs. TIEMPO(s) 35
30
25 ) l m ( o d 20 a s n e d n o c n e 15 m u l o V
Vcond(ml)
10
5
0 0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
Tiempo(Seg)
Fuente: Elaboración Propia
A NÁ L IS IS Analizando Analizando la gráfica notamos que en los los primeros instantes no no se produce produce la condensació condensación n del vapor, hasta que el vapor ceda el calor necesario para disminuir su temperatura y se produzca la condensación, lo cual ocurrió en un tiempo aproximadamente de 300 segundos. El volumen condensado aumenta rápidamente hasta que se encuentra en en estado estacionario manteniéndose constate. 11
4.3. Por ajuste de curva, obtener las expresiones matemáticas correspondientes que puedan reflejarla forma en la que varía cada una de las variables (temperaturas) en relación al tiempo y preparar en Excel una tabla con los datos experimentales y los corregidos de temperaturas en intervalos de 30 segundos. TABLA N°3
DATOS DATOS E XPERIMENTALES XPERIMENTALES Y DATOS DATOS CORR EG IDOS IDOS DE TEMPERA TURA TURA E N RE LAC ION AL TIEMPO Tiempo(s) 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 510 540 570 600 630 660 690 720 750 780 810 840 870
Tsist(°C) 14,2 14.1 14.1 14.1 14.1 14.2 14.2 14.2 14.2 14.2 14.2 15 16 16.7 17.3 17.8 18.2 18.6 18.8 19.2 19.4 19.6 19.9 19.9 20.3 20.5 20.6 20.7 20.7 20.8
T sis corr (°C) Tvapor(°C) 14,233 90 14,0094 90 13,8843 90 13,8486 90 13,8935 90 14,0106 91 14,1921 92,5 14,4302 93 14,7179 94 15,0483 95 15,415 95,5 15,812 95,5 16,2336 96 16,6745 97 17,1301 97,5 17,5956 97 18,0672 97,5 18,541 97,5 19,0138 97,5 19,4826 97,5 19,945 97,5 20,3988 97,5 20,8422 97,5 21,2739 97,5 21,6929 97,5 22,0986 97,5 22,4909 97,5 22,8699 97,5 23,2362 97,5 23,5908 97,5 12
T vap corr (°c) 88,313 89,2798 90,1614 90,9623 91,687 92,3397 92,9245 93,4453 93,9059 94,3097 94,6601 94,9604 95,2135 95,4224 95,5896 95,7177 95,809 95,8657 95,8896 95,8827 95,8466 95,7826 95,6922 95,5762 95,4358 95,2716 95,0842 94,874 94,6413 94,386
Tcond (°C) 19,4 17,1 16,6 16,2 18,1 18,2 18 19,3 18,2 18,3 17,1 16,4 17 17,9 18,3 18,6 19,1 19,2 19,5 19,9 20 20,2 20,5 20,7 20,8 21,1 21,3 21,1 21,3 21,5
Tcond corr (°C) 16,803 19,9791 17,1534 17,3259 17,4966 17,6655 17,8326 17,9979 18,1614 18,3231 18,483 18,6411 18,7974 18,9519 19,1046 19,2555 19,4046 19,5519 19,6974 19,8411 19,983 20,1231 20,2614 20,3979 30,5326 20,6655 20,7966 20,9259 21,0534 21,1791
900 930 960 990 1020 1050 1080 1110 1140 1170 1200 1230 1260 1290 1320 1350 1380 1410 1440 1470
21.0 21.1 21.3 21.3 21.4 21.1 21.1 21.1 21.1 21.2 21.7 21.6 21.7 21.7 21.8 22.0 22.0 22.0 22.0 22.0
23,935 24,2706 24,5998 24,925 25,2492 25,5756 24,9081 26,2505 26,6076 26,984 27,385 27,8163 28,2839 28,7942 29,3541 29,9706 30,6515 31,4046 32,2383 33,1614
98 99 99,5 100 100 100 99,5 99,5 99,5 99,5 99,5 99,5 99,5 99,5 99,5 99,5 99,5 99,5 99,5 99,5
94,1081 93,8072 93,483 93,1346 92,7614 92,3622 91,936 91,4813 90,9967 90,4804 89,9306 89,3452 88,722 88,0586 87,3524 86,6007 85,8005 84,9488 84,0422 83,0773
21,3 21,4 21,9 21,6 21,6 21,8 21,7 21,7 21,8 21,8 21,8 21,1 21,1 22,2 22,2 22,3 22,4 22,4 22,5 22,5
21,303 21,4251 21,5454 21,6639 21,7806 21,8955 22,0086 22,1199 22,2294 22,3371 22,443 22,5471 22,6494 22,7499 22,8486 22,9455 23,0406 23,1339 23,2254 23,3151
Fuente: Elaboración Propia
En la tabla Excel y con los datos corregidos calcular cada componente (H I, U) de la ecuación (para qc , qg ) CALOR GANADO POR EL AGUA Por un balance de energía
= ∗ ∆̅ + ∗ ∆̅ Dónde:
= ∗ − ∗° = ̅ ∗
Cp = 4.22
La masa de salida del agua se lo calcula mediante el caudal que este tenía:
Determinación del caudal. 13
n
Volumen (ml)
t (min)
N
Caudal (m^3/seg)
1
0.00090703
2
0.00095046
1
400
7.35
2
410
5.06
3
410
7.6
3
0.00089912
4
355
6.88
4
0.00085998
5
370
7.2
5
0.00085648
6
385
7.28
6
0.00088141
Caudal promedio: Ṽ=5.7545*10^-5
Calculando el volumen de agua en un tiempo de 30 seg :
= ̇ ∗ Vagua= 5.7547*10^-5 (m37seg) * 30 seg Vagua= 0.001726 m 3 A partir del volumen y utilizando utilizando los volúmenes volúmenes específicos de acuerdo a la temperatura temperatura se halla la masa de salida del sistema:
= El volumen específico a 15 °C es 0.001001 (m3/Kg)
msalida=
0.0017267 / 0.001001=
ms=1.7250 Kg de agua de salida TABLA DETERMINACION DE ΔH(KJ)
Tiempo(s) Tiempo(s) 0 30 60 90
Tsis(°C) 14,2 14,1 14,1 14,1
Ta.c.sal(°C) 15,5 15,5 15,5 15,5
Cp(KJ/Kg*k)
ΔĤ(KJ/Kg) ΔĤ(KJ/Kg)
ms(Kg)
ΔH(KJ)
4,22 4,22 4,22 4,22
5,486 5,908 5,908 5,908
1,725 1,725 1,725 1,725
9,46335 10,1913 10,1913 10,1913
14
120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 510 540 570 600 630 660 690 720 750 780 810 840 870 900 930 960 990 1020 1050 1080 1110 1140 1170 1200 1230 1260 1290 1320 1350 1380 1410 1440
14,1 14,2 14,2 14,2 14,2 14,2 14,2 15 16 16,7 17,3 17,8 18,2 18,6 18,8 19,2 19,4 19,6 19,9 19,9 20,3 20,5 20,6 20,7 20,7 20,8 21 21,1 21,3 21,3 21,4 21,1 21,1 21,1 21,1 21,2 21,7 21,6 21,7 21,7 21,8 22 22 22 22
15,5 15,5 15,5 15,4 15,4 15,5 15,5 16,1 17,1 17,8 18,4 18,9 19,3 19,7 20 20,3 20,6 20,8 20,9 21,2 21,4 21,5 21,6 21,7 21,7 21,9 22,1 22,2 22,2 22,2 22,2 22,2 21,9 22,1 22,1 22,4 22,4 22,5 22,6 22,6 22,6 22,7 22,8 22,8 22,8
4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22
5,908 5,486 5,486 5,064 5,064 5,486 5,486 4,642 4,642 4,642 4,642 4,642 4,642 4,642 5,064 4,642 5,064 5,064 4,22 5,486 4,642 4,22 4,22 4,22 4,22 4,642 4,642 4,642 3,798 3,798 3,376 4,642 3,376 4,22 4,22 5,064 2,954 3,798 3,798 3,798 3,376 2,954 3,376 3,376 3,376
∆̅ = ∗ . − . 15
1,725 1,725 1,725 1,725 1,725 1,725 1,725 1,725 1,725 1,725 1,725 1,725 1,725 1,725 1,725 1,725 1,725 1,725 1,725 1,725 1,725 1,725 1,725 1,725 1,725 1,725 1,725 1,725 1,725 1,725 1,725 1,725 1,725 1,725 1,725 1,725 1,725 1,725 1,725 1,725 1,725 1,725 1,725 1,725 1,725
10,1913 9,46335 9,46335 8,7354 8,7354 9,46335 9,46335 8,00745 8,00745 8,00745 8,00745 8,00745 8,00745 8,00745 8,7354 8,00745 8,7354 8,7354 7,2795 9,46335 8,00745 7,2795 7,2795 7,2795 7,2795 8,00745 8,00745 8,00745 6,55155 6,55155 5,8236 8,00745 5,8236 7,2795 7,2795 8,7354 5,09565 6,55155 6,55155 6,55155 5,8236 5,09565 5,8236 5,8236 5,8236
Cv ≈ Cp = 4.22
∗°
Para el cálculo de Ms=masa del sistema Vsist=4.912 *10^-3 (m3) Dividiendo entre el volumen especifico Ms= 4.907Kg de agua
= ̅ ∗ TABLA DETERMINACION DE ΔU(KJ) tiempo(s) 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420
450 480 510 540 570 600 630 660 690 720 750 780 810 840 870 900 930
T sist sal(°C)
t sist(°C)
Cp(KJ/Kg*k)
ΔŪ(KJ/Kg) ΔŪ(KJ/Kg)
Ms(Kg)
ΔU(KJ)
14,1 14,1 14,1 14,1 14,2 14,2 14,2 14,2 14,2 14,2 15 16 16,7 17,3 17,8 18,2 18,6 18,8 19,2 19,4 19,6 19,9 19,9 20,3 20,5 20,6 20,7 20,7 20,8 21 21,1 21,3
14,2 14,1 14,1 14,1 14,1 14,2 14,2 14,2 14,2 14,2 14,2 15 16 16,7 17,3 17,8 18,2 18,6 18,8 19,2 19,4 19,6 19,9 19,9 20,3 20,5 20,6 20,7 20,7 20,8 21 21,1
4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22
-0,422 0 0 0 0,422 0 0 0 0 0 3,376 4,22 2,954 2,532 2,11 1,688 1,688 0,844 1,688 0,844 0,844 1,266 0 1,688 0,844 0,422 0,422 0 0,422 0,844 0,422 0,844
4,907 4,907 4,907 4,907 4,907 4,907 4,907 4,907 4,907 4,907 4,907 4,907 4,907 4,907 4,907 4,907 4,907 4,907 4,907 4,907 4,907 4,907 4,907 4,907 4,907 4,907 4,907 4,907 4,907 4,907 4,907 4,907
-2,070754 0 0 0 2,070754 0 0 0 0 0 16,566032 20,70754 14,495278 12,424524 10,35377 8,283016 8,283016 4,141508 8,283016 4,141508 4,141508 6,212262 0 8,283016 4,141508 2,070754 2,070754 0 2,070754 4,141508 2,070754 4,141508
16
960 990 1020 1050 1080 1110 1140 1170 1200 1230 1260 1290 1320 1350 1380 1410 1440
21,3 21,4 21,7 21,8 21,8 21,6 21,7 21,7 21,8 21,7 21,7 21,8 22 22 22 22 22
21,3 21,3 21,4 21,1 21,1 21,1 21,1 21,2 21,7 21,6 21,7 21,7 21,8 22 22 22 22
4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22
0 0,422 1,266 2,954 2,954 2,11 2,532 2,11 0,422 0,422 0 0,422 0,844 0 0 0 0
4,907 4,907 4,907 4,907 4,907 4,907 4,907 4,907 4,907 4,907 4,907 4,907 4,907 4,907 4,907 4,907 4,907
0 2,070754 6,212262 14,495278 14,495278 10,35377 12,424524 10,35377 2,070754 2,070754 0 2,070754 4,141508 0 0 0 0
DETERMINACION DE CALOR GANADO
= ∗ ∆̅ + ∗ ∆̅ = + ΔH(KJ) 9,46335 10,1913 10,1913 10,1913 10,1913 9,46335 9,46335 8,7354 8,7354 9,46335 9,46335 8,00745 8,00745 8,00745 8,00745 8,00745 8,00745 8,00745 8,7354 8,00745 8,7354 8,7354
ΔU(KJ) ΔU(KJ)
Qg(KJ)
-2,070754 0 0 0 2,070754 0 0 0 0 0 16,566032 20,70754 14,495278 12,424524 10,35377 8,283016 8,283016 4,141508 8,283016 4,141508 4,141508 6,212262
7,392596 10,1913 10,1913 10,1913 12,262054 9,46335 9,46335 8,7354 8,7354 9,46335 26,029382 28,71499 22,502728 20,431974 18,36122 16,290466 16,290466 12,148958 17,018416 12,148958 12,876908 14,947662
17
7,2795 9,46335 8,00745 7,2795 7,2795 7,2795 7,2795 8,00745 8,00745 8,00745 6,55155 6,55155 5,8236 8,00745 5,8236 7,2795 7,2795 8,7354 5,09565 6,55155 6,55155 6,55155 5,8236 5,09565 5,8236 5,8236 5,8236
0 8,283016 4,141508 2,070754 2,070754 0 2,070754 4,141508 2,070754 4,141508 0 2,070754 6,212262 14,495278 14,495278 10,35377 12,424524 10,35377 2,070754 2,070754 0 2,070754 4,141508 0 0 0 0
7,2795 17,746366 12,148958 9,350254 9,350254 7,2795 9,350254 12,148958 10,078204 12,148958 6,55155 8,622304 12,035862 22,502728 20,318878 17,63327 19,704024 19,08917 7,166404 8,622304 6,55155 8,622304 9,965108 5,09565 5,8236 5,8236 5,8236 ∑ 610,68464
∑
CALOR CEDIDO
= ∗∆ ∗ ∆ + ∗ ∆ DE DONDE
ᾟ = + ∆Ĥ = 2257 / − − − − ∆Ĥ = 18 + 2∗18 + 3 ∗ 18 + 4∗18 ∆ = ∗∆Ĥ masa cond (Kg) 0 0 0
Δĥa(KJ/Kg)
ΔHb(Kj/Kg)
ΔH(Kj)
2257 2257 2257
-63,2565579 -65,7933024 -65,6384715
0 0 0
18
0 0,000499 0 9,98E-05 0 9,98E-05 9,98E-05 0,00998004 0,03293413 0,02195609 0,01397206 0,00598802 0,00898204 0,00798403 0,01497006 0,01397206 0,01297405 0,01796407 0,01696607 0,01696607 0,02195609 0,02295409 0,0239521 0,01097804 0,02195609 0,0239521 0,02195609 0,0239521 0,02095808 0,02095808 0,0239521 0,02295409 0,01896208 0,0239521 0,0239521 0,02295409 0,02295409 0,02195609 0,01796407 0,02295409 0,02195609 0,0239521 0,0239521 0,02295409 0,0249501 0,0239521
2257 2257 2257 2257 2257 2257 2257 2257 2257 2257 2257 2257 2257 2257 2257 2257 2257 2257 2257 2257 2257 2257 2257 2257 2257 2257 2257 2257 2257 2257 2257 2257 2257 2257 2257 2257 2257 2257 2257 2257 2257 2257 2257 2257 2257 2257
-65,4852525 -66,2435218 -67,4587329 -67,7655238 -68,5292587 -69,2948179 -69,6067108 -69,4647782 -69,7799499 -70,5523866 -70,8709449 -70,2798118 -70,6015964 -70,469342 -70,338701 -70,2096735 -70,0822595 -69,9564592 -69,8322727 -69,7097001 -60,6020733 -69,4693968 -69,3516663 -69,2355501 -69,1210482 -69,0081606 -69,3525938 -70,1545097 -70,5023345 -70,8518284 -70,7470142 -70,6438149 -70,0863077 -69,9863385 -69,8879845 -69,7912456 -69,6961221 -69,602614 -69,5107213 -69,4204441 -69,3317825 -69,2447366 -69,1593064 -69,075492 -68,9932935 -68,912711 19
0 0,0661113 0 0,01352605 0 0,0138313 0,01389356 1,38652252 4,59628413 3,09810879 1,98042561 0,84167439 1,26829215 1,12525895 2,10594913 1,96194696 1,81850174 2,51340572 2,36955816 2,36539901 2,66116889 3,18921383 3,32223551 1,52014182 3,03525561 3,30578015 3,04542328 3,36069508 2,95518767 2,96983712 3,38907852 3,24312923 2,65796377 3,35263897 3,3479274 3,20398932 3,19962237 3,05640221 2,49739118 3,1869665 3,04450941 3,31711313 3,31302067 3,17113037 3,44277912 3,30120771
∆Ū = Ĉ ∗ .. − − ∆ = ∆Ū=(Kj) Ĉ = 2+ = 4.22 ∗ = 1,317 3176 + 0,0031 003111 ∗ = ∗ Msist = volumen del serpentín/volumen especifico Volumen especifico a 20°C temperatura de calor latente de condensación + Volumen especifico = 0.001002 Msist= 108*10^-6 (m3)/ 0.001002(m3/Kg) Msist=0.107784 Kg
Tabla Detrminacion de ΔU Tsist.ent (ºC) 53,4015 54,98955 53,5767 53,66295 53,7483 54,33275 55,1663 55,49895 56,0807 56,66155 56,9915 57,07055 57,3987 57,97595 58,3023 58,12775 58,4523
Tsist.sal (°C)
Cvl (KJ/Kg*K)
Cv vapor
Cv
ΔŪ(KJ/Kg) ΔŪ(KJ/Kg)
Ms(Kg)
54,98955 53,5767 53,66295 53,7483 54,33275 55,1663 55,49895 56,0807 56,66155 56,9915 57,07055 57,3987 57,97595 58,3023 58,12775 58,4523 58,52595
4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22
2,4469965 2,4469965 2,4469965 2,4469965 2,4469965 2,4501065 2,4547715 2,4563265 2,4594365 2,4625465 2,4641015 2,4641015 2,4656565 2,4687665 2,4703215 2,4687665 2,4703215
3,33349825 3,33349825 3,33349825 3,33349825 3,33349825 3,33505325 3,33738575 3,33816325 3,33971825 3,34127325 3,34205075 3,34205075 3,34282825 3,34438325 3,34516075 3,34438325 3,34516075
5,2937619 -4,709733 0,28751422 0,28451408 1,94826305 2,77993364 1,11018137 1,94197647 1,93987535 1,10245311 0,26418911 1,09669395 1,92964761 1,09143947 -0,58389781 1,08541958 0,24637109
0,107784 0,107784 0,107784 0,107784 0,107784 0,107784 0,107784 0,107784 0,107784 0,107784 0,107784 0,107784 0,107784 0,107784 0,107784 0,107784 0,107784
20
ΔU(KJ) 0,57058283 -0,50763386 0,03098943 0,03066607 0,20999158 0,29963237 0,11965979 0,20931399 0,20908752 0,11882681 0,02847536 0,11820606 0,20798514 0,11763971 -0,06293484 0,11699086 0,02655486
58,52595 58,5987 58,67055 58,7415 58,81155 58,8807 58,94895 64,0163 59,08275 59,1483 59,21295 59,2767 59,33955 59,6515 60,21255 60,5227 60,83195 60,8903 60,94775 60,7543 60,80995 60,8647 60,91855 60,9715 61,02355 61,0747 61,12495 61,1743 61,22275 61,2703 61,31695 61,3627
58,5987 58,67055 58,7415 58,81155 58,8807 58,94895 64,0163 59,08275 59,1483 59,21295 59,2767 59,33955 59,6515 60,21255 60,5227 60,83195 60,8903 60,94775 60,7543 60,80995 60,8647 60,91855 60,9715 61,02355 61,0747 61,12495 61,1743 61,22275 61,2703 61,31695 61,3627 61,40755
4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22 4,22
2,4703215 2,4703215 2,4703215 2,4703215 2,4703215 2,4703215 2,4703215 2,4703215 2,4703215 2,4703215 2,4703215 2,4703215 2,4703215 2,4718765 2,4749865 2,4765415 2,4780965 2,4780965 2,4780965 2,4765415 2,4765415 2,4765415 2,4765415 2,4765415 2,4765415 2,4765415 2,4765415 2,4765415 2,4765415 2,4765415 2,4765415 2,4765415
3,34516075 3,34516075 3,34516075 3,34516075 3,34516075 3,34516075 3,34516075 3,34516075 3,34516075 3,34516075 3,34516075 3,34516075 3,34516075 3,34593825 3,34749325 3,34827075 3,34904825 3,34904825 3,34904825 3,34827075 3,34827075 3,34827075 3,34827075 3,34827075 3,34827075 3,34827075 3,34827075 3,34827075 3,34827075 3,34827075 3,34827075 3,34827075
0,24336044 0,2403498 0,23733916 0,23432851 0,23131787 0,22830722 16,9511003 -16,5035178 0,21927529 0,21626464 0,213254 0,21024335 1,0435229 1,87723866 1,03822503 1,03545273 0,19541697 0,19240282 -0,64787338 0,18633127 0,18331782 0,18030438 0,17729094 0,17427749 0,17126405 0,16825061 0,16523716 0,16222372 0,15921027 0,15619683 0,15318339 0,15016994
0,107784 0,107784 0,107784 0,107784 0,107784 0,107784 0,107784 0,107784 0,107784 0,107784 0,107784 0,107784 0,107784 0,107784 0,107784 0,107784 0,107784 0,107784 0,107784 0,107784 0,107784 0,107784 0,107784 0,107784 0,107784 0,107784 0,107784 0,107784 0,107784 0,107784 0,107784 0,107784
= ∆ + ∆ tiempo(s) 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300
ΔH(Kj)
ΔU(KJ) ΔU(KJ)
Qcedido(KJ)
0 0 0 0 0,0661113 0 0,01352605 0 0,0138313 0,01389356 1,38652252
0,57058283 -0,50763386 0,03098943 0,03066607 0,20999158 0,29963237 0,11965979 0,20931399 0,20908752 0,11882681 0,02847536
0,57058283 -0,50763386 0,03098943 0,03066607 1,27012779 0,29963237 0,33138324 0,20931399 0,42050572 0,33018275 21,1669029
21
0,02623036 0,02590586 0,02558136 0,02525686 0,02493236 0,02460787 1,8270574 -1,77881516 0,02363437 0,02330987 0,02298537 0,02266087 0,11247507 0,20233629 0,11190405 0,11160524 0,02106282 0,02073795 -0,06983038 0,02008353 0,01975873 0,01943393 0,01910913 0,01878433 0,01845952 0,01813472 0,01780992 0,01748512 0,01716032 0,01683552 0,01651072 0,01618592
330 360 390 420
450 480 510 540 570 600 630 660 690 720 750 780 810 840 870 900 930 960 990 1020 1050 1080 1110 1140 1170 1200 1230 1260 1290 1320 1350 1380 1410 1440
4,59628413 3,09810879 1,98042561 0,84167439 1,26829215 1,12525895 2,10594913 1,96194696 1,81850174 2,51340572 2,36955816 2,36539901 2,66116889 3,18921383 3,32223551 1,52014182 3,03525561 3,30578015 3,04542328 3,36069508 2,95518767 2,96983712 3,38907852 3,24312923 2,65796377 3,35263897 3,3479274 3,20398932 3,19962237 3,05640221 2,49739118 3,1869665 3,04450941 3,31711313 3,31302067 3,17113037 3,44277912 3,30120771
0,11820606 0,20798514 0,11763971 -0,06293484 0,11699086 0,02655486 0,02623036 0,02590586 0,02558136 0,02525686 0,02493236 0,02460787 1,8270574 -1,77881516 0,02363437 0,02330987 0,02298537 0,02266087 0,11247507 0,20233629 0,11190405 0,11160524 0,02106282 0,02073795 -0,06983038 0,02008353 0,01975873 0,01943393 0,01910913 0,01878433 0,01845952 0,01813472 0,01780992 0,01748512 0,01716032 0,01683552 0,01651072 0,01618592
Calculo Del Rendimiento.-
= ∗ 100% 100% 22
69,8542573 46,6647666 29,6721442 12,6103608 19,1211538 16,921256 31,7077064 29,598889 27,4895147 38,0567613 35,9477894 35,951624 48,7207787 46,8393562 50,7612791 23,2806132 46,54262 50,776761 46,621942 50,9015215 44,4591116 44,4441633 50,6918645 48,5849939 40,069611 50,7273248 50,7317116 48,6228298 48,626872 46,5172723 38,0659785 48,6385535 46,5281907 50,7602522 50,7640199 48,6530904 52,8861068 50,7748584 1642,74055
68464 ∗ 100% = 610, 1642,74055
= 37,17%
TABLAS RESUMEN DE DATOS En una tabla resumen, calcular para cada intervalo de tiempo medido: qc vs. ti Calor proporcionado por el calefactor con respecto alos intervalos de tiempo. Qc Calor integral o total cedido. Qg vs. ti calor ganado por el sistema (agua). Qg Calor total ganado por el sistema (agua). Qd vs. ti Calor disipado con respecto a los intervalos de tiempo. Qd Calor total disipado.
Cálculo de masa condensada ms= Volumen de condensado/volumen especifico
Tabla N°4
Masa Mas a C ondens ada (K g ) n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
Masa condensada (Kg) 0 0.007984032 0 0 0.000499002 0 9.98004E-05 0 9.98004E-05 9.98004E-05 0.00998004 0.032934132 0.021956088 0.013972056 0.005988024 0.008982036 0.007984032 0.01497006 0.013972056 0.012974052 0.017964072
n
Masa condensada (Kg) 0.023952096 0.010978044 0.021956088 0.023952096 0.021956088 0.023952096 0.020958084 0.020958084 0.023952096 0.022954092 0.018962076 0.023952096 0.023952096 0.022954092 0.022954092 0.021956088 0.017964072 0.022954092 0.021956088 0.023952096 0.023952096
26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 23
0.016966068 0.016966068 0.021956088 0.022954092
22 23 24 25
47 48 49 50
0.022954092 0.0249501 0.023952096 0.023952096
Fuente: Elaboración Propia
CALOR GANADO TABLA N° 5
E ntalp ntalpia ia y E nerg ía Interna Interna CALOR GANADO prueba 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32
CALOR CEDIDO
ΔH(KJ)
ΔU(KJ) ΔU(KJ)
Qg(KJ)
ΔH(Kj)
ΔU(KJ) ΔU(KJ)
Qcedido(KJ)
9,46335 10,1913 10,1913 10,1913 10,1913 9,46335 9,46335 8,7354 8,7354 9,46335 9,46335 8,00745 8,00745 8,00745 8,00745 8,00745 8,00745 8,00745 8,7354 8,00745 8,7354 8,7354 7,2795 9,46335 8,00745 7,2795 7,2795 7,2795 7,2795 8,00745 8,00745 8,00745
-2,070754 0 0 0 2,070754 0 0 0 0 0 16,566032 20,70754 14,495278 12,424524 10,35377 8,283016 8,283016 4,141508 8,283016 4,141508 4,141508 6,212262 0 8,283016 4,141508 2,070754 2,070754 0 2,070754 4,141508 2,070754 4,141508
7,392596 10,1913 10,1913 10,1913 12,262054 1 2,262054 9,46335 9,46335 8,7354 8,7354 9,46335 26,029382 28,71499 22,502728 20,431974 18,36122 16,290466 16,290466 12,148958 17,018416 1 7,018416 12,148958 12,876908 14,947662 7,2795 17,746366 1 7,746366 12,148958 9,350254 9,350254 7,2795 9,350254 12,148958 10,078204 12,148958
0 0 0 0 0,0661113 0 0,01352605 0 0,0138313 0,01389356 1,38652252 4,59628413 3,09810879 1,98042561 0,84167439 1,26829215 1,12525895 2,10594913 1,96194696 1,81850174 2,51340572 2,36955816 2,36539901 2,66116889 3,18921383 3,32223551 1,52014182 3,03525561 3,30578015 3,04542328 3,36069508 2,95518767
0,57058283 -0,50763386 0,03098943 0,03066607 0,20999158 0,29963237 0,11965979 0,20931399 0,20908752 0,11882681 0,02847536 0,11820606 0,20798514 0,11763971 -0,06293484 0,11699086 0, 11699086 0,02655486 0,02623036 0, 02623036 0,02590586 0,02558136 0, 02558136 0,02525686 0,02493236 0,02460787 1,8270574 -1,77881516 0,02363437 0,02330987 0,02298537 0,02266087 0,11247507 0,20233629 0, 20233629 0,11190405 0, 11190405
0,57058283 -0,50763386 0,03098943 0,03066607 1,27012779 0,29963237 0,33138324 0,20931399 0,42050572 0,33018275 21,1669029 69,8542573 46,6647666 29,6721442 12,6103608 19,1211538 16,921256 31,7077064 29,598889 27,4895147 38,0567613 35,9477894 35,951624 48,7207787 46,8393562 50,7612791 23,2806132 46,54262 50,776761 46,621942 50,9015215 44,4591116
24
33 34 35 36 37 38 39 40 41
42 43 44 45 46 47 48 49
6,55155 6,55155 5,8236 8,00745 5,8236 7,2795 7,2795 8,7354 5,09565 6,55155 6,55155 6,55155 5,8236 5,09565 5,8236 5,8236 5,8236
0 2,070754 6,212262 14,495278 14,495278 10,35377 12,424524 10,35377 2,070754 2,070754 0 2,070754 4,141508 0 0 0 0 ∑
6,55155 8,622304 12,035862 22,502728 20,318878 17,63327 19,704024 19,08917 7,166404 8,622304 6,55155 8,622304 9,965108 5,09565 5,8236 5,8236 5,8236 ∑ 610,68464
2,96983712 3,38907852 3,24312923 2,65796377 3,35263897 3,3479274 3,20398932 3,19962237 3,05640221 2,49739118 3,1869665 3,04450941 3,31711313 3,31302067 3,17113037 3,44277912 3,30120771
0,11160524 0,02106282 0,02073795 -0,06983038 0,02008353 0,01975873 0,01943393 0,01910913 0,01878433 0,01845952 0,01813472 0,01780992 0,01748512 0,01716032 0,01683552 0,01651072 0,01618592
Fuente: Elaboración Propia TABLA N° 6 CALOR CEDIDO, GANADO Y DISIPADO (KJ) n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Q ganado (kJ)
Q cedido (KJ)
7,392596 10,1913 10,1913 10,1913 12,262054 9,46335 9,46335 8,7354 8,7354 9,46335 26,029382 28,71499 22,502728 20,431974 18,36122 16,290466 16,290466 12,148958 17,018416 12,148958 12,876908 14,947662 7,2795
0,57058283 -0,50763386 0,03098943 0,03066607 1,27012779 0,29963237 0,33138324 0,20931399 0,42050572 0,33018275 21,1669029 69,8542573 46,6647666 29,6721442 12,6103608 19,1211538 16,921256 31,7077064 29,598889 27,4895147 38,0567613 35,9477894 35,951624 25
Qdisipado (KJ) 6,82201317 9,68366614 10,1603106 10,1606339 10,9919262 9,16371763 9,13196676 8,52608601 8,31489428 9,13316725 4,86247906 41,1392673 24,1620386 9,24017025 5,75085917 2,8306878 0,63078999 19,5587484 12,580473 15,3405567 25,1798533 21,0001274 28,672124
44,4441633 50,6918645 48,5849939 40,069611 50,7273248 50,7317116 48,6228298 48,626872 46,5172723 38,0659785 48,6385535 46,5281907 50,7602522 50,7640199 48,6530904 52,8861068 50,7748584 1642,74055
24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41
42 43 44 45 46 47 48 49
17,746366 12,148958 9,350254 9,350254 7,2795 9,350254 12,148958 10,078204 12,148958 6,55155 8,622304 12,035862 22,502728 20,318878 17,63327 19,704024 19,08917 7,166404 8,622304 6,55155 8,622304 9,965108 5,09565 5,8236 5,8236 5,8236 ∑ 610,68464
48,7207787 46,8393562 50,7612791 23,2806132 46,54262 50,776761 46,621942 50,9015215 44,4591116 44,4441633 50,6918645 48,5849939 40,069611 50,7273248 50,7317116 48,6228298 48,626872 46,5172723 38,0659785 48,6385535 46,5281907 50,7602522 50,7640199 48,6530904 52,8861068 50,7748584 1642,74055
Fuente: Elaboración Propia
GRAFICO N°4 26
30,9744127 34,6903982 41,4110251 13,9303592 39,26312 41,426507 34,472984 40,8233175 32,3101536 37,8926133 42,0695605 36,5491319 17,566883 30,4084468 33,0984416 28,9188058 29,537702 39,3508683 29,4436745 42,0870035 37,9058867 40,7951442 45,6683699 42,8294904 47,0625068 44,9512584 1238,47462
Calor ganado (KJ) vs. Tiempo(s)
Qg (K J ) vs. Tiem Tiempo(s) po(s)
Fuente: Elaboración Propia
27
GRAFICO N° 5 Calor Cedido (KJ) vs. Tiempo(s)
Qcedido VS. TIEMPO(S) 80
70
60
50
) J 40 K ( D O D I D E C 30 q
Qcedido Poly. (Qcedido)
20
10
0 0
-10
200
400
600
800
1000
TIEMPO(S)
Fuente: Elaboración Propi
GRAFICO N° 6 28
1200
1400
1600
CALOR DISIPADO (KJ) vs. TIEMPO(s)
Fuente: Elaboración Propia 5. ANALISIS DE RESULTADOS 29
Analizando Analizando los resultados experimentales experimentales y corregidos, corregidos, obtenemos obtenemos valores valores de calor cedido en intervalos de tiempos de 30 segundos, y la suma total de calor cedido del vapor es 3675.3217 (KJ) en un tiempo de 24.5 min; el calor ganado por el agua es 1472.07 (KJ), lo que nos da un rendimiento del 40.053% eso nos da a conocer que tenemos experimento positivo o aceptable. El cálculo del calor ganado no tuvo problemas ya que los datos de temperaturas fue correlativo. En los cálculos para el calor que cede el vapor, notamos que su energía interna es negativa, esto se debe a que este sistema pierde calor, por otro lado la entalpia de vaporización es el calor suministrado al sistema a presión constante, a lo cual se debe su alto valor; este valor es aproximadamente al teórico ∆H teórico= 2092.1 (KJ/Kg) ∆H representativo experimental= 1945(KJ/Kg)
E= ((2092.1-1945) /2092.1 )*100% E= 7.03121% 7.03121% ----------- error experimental de entalpia ∆H Se calculó el Cv del vapor en función de la temperatura, para una mejor aproximación.
6. CONCLUSIONES Después realizado el laboratorio obtuvimos las siguientes conclusiones:
El sistema abierto de intercambio de energía entre el vapor de agua y agua líquida, se dio una relación de energía en el cual el vapor pierde calor y agua gana calor, hasta encontrarse en un estado estacionario, donde el valor del calor cedido va en aumento a medida que pasa el tiempo, por el contrario el valor del calor ganado disminuye.
En el comportamiento comportami ento del sistema hierve el agua y el sistema contiene agua hay un punto en el cual el sistema se pone en equilibrio es cuando el volumen condensado, la temperatura caudal, temperatura del sistema marcan casi la mismos datos. Ahí se observa una gráfica estable es en el minuto 17 a 20.
El calor disipado se da por conducción en el cilindro y todo el conjunto de sistema solido, también ciertamente una muy pequeña cantidad de calor disipado por convección por el aire.
Nos dimos cuenta que el agua desechada a la cañería era más caliente por lo que significa que el calor ganado será mucho mayor, esto se debe que el vapor esta 30
sobresaturado y está mucho más caliente así que este tiene más calor para ceder y el sistema que contiene agua recibe más calor.
El volumen da la manguera no tiene que influir en las temperaturas ni en el calor ganado o calor cedido ya que este no se encuentra en ninguna de los dos sistemas solo los conecta.
Se debió llevar a una temperatura mayor a la de 88 o 89 °C para así obtener vapor sobresaturado para realizar el experimento y así calcular mejor el calor ganado.
7. RECOMENDACIONES
Se debe tener en cuenta de abrir bien todas las llaves del sistema así para no obstruir el flujo de vapor y no llevar a errores.
Agarrarlo o agarrar bien la manguera de salida del sistema hacia la cañería ya que si este se suelta se debe proceder comenzar de nuevo todo el experimento y enfriar todo el sistema.
Tener cuidado al sellar bien el sistema donde hierve el agua ya que si no lo está lleva a tardar más al realizar el experimento y darnos datos distintos o erróneos
No se debe bajar el nivel del agua por debajo del tope del serpentín del sistema que contiene agua ya que este puede producir un error en la obtención del calor ganado.
Se debe tratar de mantener el caudal constante para que no haya las oscilaciones en las gráficas.
8. BIBLIOGRAFIA
Guía de Laboratorio de TermodinámicaTermodinám ica- U.M.S.A. –Facultad de Ingeniería. Ing. Ph. D Rene Alvarez
J. Aguilar Peris. Curso de Termodinámica
P.W. Atkins; (Sexta Edicion, 1998) Quimica Fisica. Editorial Omega S.A.
Cengel ,Yunus y Boles, Michael ; (Septima Edicion, 2012) Termodinámica ; Editorial Mc. Graw Hill.
Wark, Kenneth Kenneth D.; (Sexta Edicion ,1999); Termodinámica ; Editorial Mc. Graw Hill. www3.fi.mdp.edu.ar/procesosindustriales1/archivos/Balance%20de%20energia.pdf
31
ANEXOS
Generador de vapor (autoclave)
Agitador mecánico con motor de velocidad regulable
Recipiente cilíndrico con deflectores Y serpentín de calefacción
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Probeta graduada de 500 ml
Medición de la temperatura del condensado.
Soportes con nueces, termómetros digitales y mangueras flexibles. 33
Montaje del Equipo
Medición del Caudal
Toma del volumen del condensado
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Procedimiento Experimental
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