UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA – ENERGIA ENERGIA LABORATORIO DE TERMODINAMICA II
“Experiencia Bomba Calorimétrica de Junker” INTEGRANTES:
Hernández Sucso, Berinsson Angeles Chavarri, Kevin
PROFESOR:
Ing. Gutierrez Hervias, Esteban
FECHA DE REALIZACIÓN: 19 de Abril FECHA DE ENTREGA:
26 de Abril
Bellavista – Callao Callao
2017
1. OBJETIVOS.1.1.Objetivos Generales:
Ofrecer al alumno conocimiento y el manejo del equipo de la bomba calorimétrica de JUNKER.
Determinar mediante un proceso experimental el valor o poder calórico de un Gas (superior e inferior), usando para ello una” BOMBA CALORIMETRICADE JUNKER ”
1.2.Objetivos Específicos:
Evaluar estadísticamente el poder calorífico superior e inferior del propano
2. MARCO TEORICO.El poder calorífico de un combustible es la máxima de calor que puede obtenerse de los productos de la combustión completa, si estos productos se enfrían ala tempera original de la mezcla aire y combustible. Así mismo el poder calorífico varía entre un valor inferior (o neto) cuando no hay condensación alguna, y un valor suprior (o Bruto) cuando hay condensación completa. El valor calorífico del combustible gaseoso, se determina por medio de un Colorímetro Para gas que es de tipo flujo continuo, el gas se quema en un mechero de Bunsen y los productos de la combustión pasan por los tubos que están rodeados por agua circulante. Se mide el caudal en volumen de los de combustión da la temperatura de entrada del aire, se mide el caudal del agua a través del calorímetro y se determina su aumento de temperatura el calor recibido por el agua al valor calorífico del gas.
Poder Calorífico Superior (H 0)
=
× × ∆∆
=
Donde Te =0C Temperatura de ingreso del agua. Ts =0C Temperatura de salida del agua. m H2O= Masa de agua contenida en la probeta (Kg) Vg = volumen del gas en el contador =m3 CePH2O = Calor especifico del agua ∆P =cte, (1BTU/ Lbm 0F, 1 Kcal/ kg0C, 4.186 kj7KG 0c
Poder Calorífico Inferior (Hu) Hu = H0 – r
Donde: r= Calor por evaporación de la cantidad de condensador por m# de gas quemado
=
,ℎ
=
. .
Donde mk = Masa del agua condensada durante la combustión en Kg. Hfg = Entalpia de vaporización del agua, depende de la presión del agua en los gases de combustión (BTU/Lbm, kcal/kg, Kj/kg) Ve = Volumen de gas=
=0.006m3
3. METODOLOGIA.3.1.Procedimiento: 1. Conectar la manguera del botón de gas al regulador de presión. 2. Conectar La manguera del regulador de presión al contador de gas 3. Conectar La manguera del contador al mechero 4. Conectar La manguera del agua al ingreso del contador 5. Conectar La manguera del contador al intercambiador del calor 6. Conectar La manguera De descarga en la válvula de dos vías 7. Conectar el humidificador del aire 8. Colocar los termómetros y la probeta de 200cc, 9. Proceder a regular el nivel de contador de gas 10. Dejar circular agua por el contador y el intercambiador 11. Encender el mechero ,regulando la llama al intercambiador 12. Se medirán sobre un intervalo de tiempo dado, la cantidad de agua que circula por el contador de gas y el intercambiador de calor 13. Deberán leerse las temperaturas de entrada y salida del agua
3.2.Tabulación de Datos: Temperatura de entrada (0C)
Temperatura de salida (0C)
Volumen(cc)
Volumen del gas
Tiempo en seg
Combustión
24 24.5 24 24
47.5 47.6 47 47
240 520 760 1000
1 1 1 1
17.75 17.46 17.43 16.81
%Co2 =12 %Co=0.2 %O 2 =6 mk=1 gr
1234-
4. MATERIALES Y MÉTODOS.4.1.Esquema General del Equipo:
Contador de gas.-
Llamado También Medidor rotativo de tipo húmedo, mide el
caudal del gas VEB.JUNKALOR DESSIAV-NBLS.
Humidificador de aire.-
Recipiente Cilíndrico, que va conectado antes del
intercambiador y nos permite que el aire entre saturado al intercambiador.
Intercambiador de calor.- Recipiente Metálico donde se produce la transferencia de energía entre el gas analizado y el agua.
Regulador de presión.- Tipo De Diafragma ,controla la presión del gas que ingresa al calorímetro.
Mechero de bunsen.- Tipo Cilíndrico, produce el encendido de gas.
Balón de gas.- Recipiente Metálico 24 libras de masa de gas propano.
Probeta.-
Recipiente De Vidrio graduado hasta 200cc,recibe la cantidad de agua
que entra en el proceso, durante un tiempo “t”.
Figura 1: Bomba Calorimétrica de Junker.
4.2.Modelo de Cálculo:
Datos:
Agua
Combustión
Gas
Volumen=600cc
%CO2=12.8
Volumen = 1.00m3=Vgas
T.de entrada= 21°C
%O2=3.5
(para cada medida)
%CO2=0.2
Volumen = 0.06m3=Ve
T.de salida = 35°C Masa condensada=3gr
Poder calorífico superior(H0):
H0=
∆
(.)(
H0=
(para el agua condensada)
. °)(.°)
35,162.4 KJ/m
=
3
Cálculo De La Entalpia Específica: Propano C3H8 a C3H8 + b(O2+ 3.76N2) = 12.8CO2 + 0.2CO + 3.5O2 + L H2O + 83.5N2 C: 3a = 12.8 + 0.2 ------------------------- -- a=4.33 H: 8ª = 2L ------------------------------------- L=17.32 O: 2b = 12.8x 2 + 0.2 +3.5x2+ L ------- b=25.06
Luego fracción molar de agua: Además: Presión Parcial De Agua
Luego: =
=
.
Poder calorífico inferior(Hu): Entonces Hu= Ho - = 35162.4 – 118.72
.
= 0.147
.
(/)(.)
Hu= 35043.68
=
PVh2o = fmh2o x P0 = 0,147 x 1bar = 0,147bar
De tablas de vapor de agua: hfg = 2374.4
fmh2o =
= 118.72KJ/m3
4.3.Análisis y Metodología de Cálculo:
4.3.1. Hallando el Poder calorífico Superior:
Primer ensayo: Te= 24 °C
=
Segundo ensayo:
=
Ts= 47.5 °C
Tercer ensayo:
=
Ts= 47.6 °C
Cuarto ensayo:
=
= 28 527.59 KJ/
V3=760-520=240cc <> 0.240Kg
(.)(.)(.−.)
Te= 24 °C
= 22 625.33 KJ/
V2=520-230=290cc <> 0.290Kg
(.)(.)(.−)
Te= 24.5 °C
Ts= 47.5 °C
(.)(.)(.−)
Te= 24 °C
V1=230cc <> 0.230Kg
= 23 207.184 KJ/
V4=1000-760=240cc <> 0.240Kg
Ts= 47 °C
(.)(.)(−)
= 23 106.72 KJ/
4.3.2. Cálculo de La Entalpia Específica: Propano C3H8: a C3H8 + b(O2+ 3.76N2) = 12 CO2 + 0.2CO + 6O2 + L H2O + 83.5N2 C: 3a = 12 + 0.2 --------------------------- a=4.06 H: 8a = 2L ------------------------------------- L=16.24 O: 2b = 12x 2 + 0.2 +2x6+ L ------------ b=26.22
fracción molar de agua:
fmh2o =
.
=
.
= 0.139
Presión Parcial De Agua
PVh2o = fmh2o x P0 = 0.139 x 1bar= 0.139bar <>13.5 Kpa Para encontrar la entalpia de líquido a gas del vapor de agua (hfg), tenemos que interpolar de acuerdo con los valores en la tabla:
Interpolar
10--------------------------------2392.8 13.5-----------------------------
X
15--------------------------------2373.1 .
=
−. −
X=2379.5
El vapor de agua: hfg = 2379.5
Reemplazando datos
=
(/)(.)
=
.
= 39.658
4.3.3. Hallando el Poder Calorífico Inferior: Hu= Ho - Hu=22 625.33 - 39.658
-> Hu = 22 585.672 KJ/m 3
Hu=28 527.59 - 39.658
-> Hu = 28 487.932 KJ/m 3
Hu=23 207.184 - 39.658
-> Hu = 23 167.526 KJ/m 3
Hu=23 106.72 – 39.658
-> Hu = 23 067.062 KJ/m 3
4.4.Tabulación de Resultados.X
4-
Poder calorífico superior(Ho) 22 625.33 KJ/m 3 28 527.59 KJ/m 3 23 207.184 KJ/m 3 23 106.72 KJ/m 3
Poder calorífico inferior( Hu) 22 585.672 KJ/m 3 28 487.932 KJ/m 3 23 167.526 KJ/m 3 23 067.062 KJ/m 3
Media
24 366.706 KJ/m3
24 327.048 KJ/m3
123-
5. TABLAS Y GRAFICAS.-
Poder Calorífico Superior (Ho) 30000 25000 3 20000 m / J K
15000 10000 5000 0 1
2
3
4
Ensayos Poder calorífico superior(Ho)
Media
Poder Calorífico Inferior (Hu) 30000 25000 3 20000 m / J K
15000 10000 5000 0 1
2
3
4
Ensayos Poder calorífico inferior( Hu)
Media
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.6.1.Conclusiones:
La bomba calorimétrica de Junker se utiliza para determinar a través de un proceso el poder calorífico de un combustible, cuyo principio es netamente termodinámico.
Se experimentó con el combustible gas propano (C3H8); concluyendo que el poder calorífico superior (Ho) es de 24 366.706 KJ/m3 y el poder calorífico inferior (Hu) es de 24 327.048 KJ/m3.
6.2.Recomendaciones: Para una mayor precisión de los resultados es preferible realizar una mayor cantidad
de ensayos.
7. REFERENCIAS.
Catálogo Del Equipo Junker De La Unac
José Seymour
Lab.Ingeniero Mecánico
Dante Giacosa
Combustión
Markas
Manual De Ingeniero Mecánico
