LABORATORIO LABORATORIO N 6: COMPRESORES
1. Intro Introducc ducción ión En esta práctica se va a calcular el trabajo y la po tencia que realiza un compresor centrifugo al comprimir el aire ambiental de 0 a 90 psi.
2. Objet Objetivos ivos •
Determinar el trabajo del compresor.
•
Calcular el rendimiento volumétrico.
•
allar la potencia del compresor.
•
!raficar" o
#abs vs $o piston
o
#abs vs tiempo
o
#abs vs %&'
o
#abs vs ( abs
3. Funda Fundamento mento teór teórico ico )n compresor es una máquina que tiene la finalidad de elevar la presi*n de un fluido compresible +un gas, un vapor o una mezcla de gases y vapores- s obre el que opera. a presi*n de l fluido se eleva reduciendo el volumen espec/fico del mismo durante s u paso a través del compresor. )n compresor admite gas o vapor a una presi*n p% dada, descargándolo a una presi*n p superior. a energ/a necesaria para efectuar este trabajo la proporciona un motor eléctrico o una turbina. 1istema adiabático" En este proceso no 2ay transferencia de calor entre el sistema y su entorno, y todo el trabajo a3adido es +producido- agregado +a3adido- a la energ/a interna del gas, resultando un incremento de temperatura y presi*n.
(e*ricamente el incremento de temperatura es" ( 4 (%56c++78%-&7--, con (% y ( en grados 6an7ine o 7elvin, 74 raz*n de calores espec/ficos 74%. para el aire estándar
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a compresi*n o e:pansi*n adiabá tica es favorecida por el buen aislamiento, un gran vo lumen de gas, o un lapso corto de tiempo, En la práctica siempre 2abrá una cierta cantidad de flujo de calor, pues 2acer un sistema adiabático perfecto requerir/a un perfecto aislamiento térmico de todas las partes de una máquina lo cual es termodinámicamente imposible. #roceso de compresi*n" la compresi*n de ga ses en un compresor de cilindro y embolo tiene cuatro tiempos. #rimer tiempo" Comienza desplazándose el embolo 2acia atrás y ap ertura simultanea de la válvula de admisi*n. El gas penetra en el cuerpo del cilindro a la presi*n correspondiente a la ordenada %a , cuando el embolo llega al final de su recorrido +%-888+-. El cuerpo del cilindro se encuentra al final del periodo d e admisi*n lleno de gas. ;utomáticamente se cierra la válvula de admisi*n. 1egundo tiempo" Cerradas ambas válvulas se inicia el recorrido de l embolo, el gas se comprime y por ello se calienta el agua de refrigeraci*n que pue de absorber parte del calor liberado. (ercer tiempo" El gas escapa por la válvula de e:pulsi*n, empujada por el embolo cuya carrera no termina 2asta que alcanza el punto mue rto. En este momento el volumen cil/ndrico libre deber/a ser cero, pero diferencias inevitables de construcci*n y la inercia de las válvulas dan lugar a la presencia de un espacio perjudicial entre la cabeza del embolo y el fondo d el cilindro, esto 2ace que el tiempo tercero termine en el punto en ves del a Cuarto tiempo" El gas contenido en el espacio perjudicial se e:pa nsiona al abrirse la válvula de admisi*n nuevamente 2asta que alcan za la presi*n atmosférica +%-, no en la %< y comienza el nuevo ciclo.
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γ
P = ÷ ρ
P1
1
ρ
1
γ
1
=
1
P 1
ρ
ρ 1
P 2
1
1
ρ
= ∫ P
WS
1 P 1
γ
dP
P 1γ
1
P γ
1
W S
γ
P 1
=
P 2
∫
γ
P
1
WS
W S
=
=
P 1
−
γ 1
P
ρ1
−
γ 1 RT1 γ
M
1
P 1
ρ 1
γ
dP
P 2
γ
−
γ 1 γ
P 1
P ÷ P 2
1
−
γ 1 γ
− 1÷÷ ÷
k − k − 1 P nk = PV ÷ ÷ k P
1
W
2
1
1
1
− 1÷÷ ÷
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= W × m& Pot = W × Q × ρ Pot
= VD × RPM
Q D V D
Qe
=
=
π 4
× d piston × S 2
P P − ÷ ∆θ Pn T T V T n
2
1
2
1
4. Materiales y equipos Equipos !ompresor centri"u#o
$. Materiales LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS
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•
•
•
)n compresor reciprocaste marca curtis el cual consta de cilindros" 8 De baja presi*n d4 = pulgadas 8 De alta presi*n d4 >&%? pulgadas 8 Carrera @ = pulgadas (anque 2orizontal con" 8 Andicador de presi*n con escala graduada en @00 psi. 8 Dispositivo de control en marc2a de vac/o. 8 $álvula para desalojar condensado. 8 $álvula de seguridad. 8 (erm*metro para temperatura de aire del tanque. 8 Botor eléctrico, datos nominales" ># (6A;1AC @0v, %@.? ;mp y %@0 rpm. )n cronometro
%. &rocedimiento e'perimental • •
•
•
Encender el equipo (omar los datos de presi*n y temperatura cu ando la aguja del medidor de presi*n m arque cero (omar los datos de presi*n y temperatura de operaci*n cuando la aguja de l medidor de presi*n pase por las medidas de %0, @0, >0, 0 y 90. )na vez tomados los datos apagar el equipo.
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(. )esultado & manom*trica +psi, 0 %0 @0 >0 0 90
θ ( s)
- +/!,
- entrada+/F,
- salida+/F,
0 @?.? .F9 %F.? %9.% 9.
> @0 @% @@
90 %%0 % %@ %
%? %F ? 9? @0
RPM D1(m) D2(m) s(m) K
1730 0.1143 0.0587 0.0889 1.4
Rendimiento delcompresor =
Eficiencia volumetrica=
W W + W '
decarga real descarga por el piston
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[( ) ]
K RT P2 W = K −1 M P1
n v=
K − 1 K
−1
Caudal queingresa al compresor Q Caudal de desplazamiento Q D
Q=
[(
Tn P 2 P1 − ! θ Pn T 2 T 1
)]
Q D = D RPM
D =
"d 4
2
#
Volumen del Tk(m^3) R(kg!"kgmol.#k) M$%&e(kgm"kmol) Tn(#K) Pn(kg!"m^2) '$lo& $ene(K*$l"kg)
& abs. 14.( 24.( 44.( %4.( 4.( 14.(
&+#0m2, %0@@>.%F %@?>.F%F? @%.%0 >FF.?0%F >9>9.99@ @?%%.@F9
t+min, 0 0.?%% %.9F .%% .9F> @.F0@
0.21745 848 29 298 10330 584
- +/, 9.%> 9F.%> @00.%> @0@.%> @0.%> @0?.%>
- entrada+/, 9>,@ @0>,@ @%?,F@@ @,?%% @9,F%?? @@,?%%
- salida+/, 9>,@ @?,F@@ @?,F@@ 0,0@FF %9,F%?? @@,%>
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D =
"d
2
4
# 2
D =
" ( 0.1143 + 0.0587) 4
$ 0.0889
D =0.0020897
Q D = D RPM Q D =0.0020897 $ 1730
Q D =3.6152
+mG@&mi
n-
Q D
n
% rev
5 +#"6m0#m,
7+m30min,
1$(.3(%
F?0.?99
0.0F@
3.6152
?.??%>
224$.%
>?@>.>09@
0.9
3.6152
?.09?
3(3.83
@@.0?0
0.%@F
3.6152
@.?>@
$1%$.2%1
F%.9F@
0.09?09
3.6152
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%%8.118
%9@.>9?
0.0@@
3.6152
.0F%
&=
+m30min,
PM RT
P=W $ Q $ &
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&+#0m2,
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0.?F 0.@>F9 0.9? 0.%?9% 0.%@%
0.0FF 0.?> 0.@9 0.@09? 0.@%
1
. :r;"icos
P (psi) vs t min 5 4 f(x ! 0"04x # 0"53 R$ ! 1
3
t (min) 2 1 0 10
20
30
40
50
60
70
80
90
100 110
P (psi)
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P(psi) vsT (°C) 35 f(x ! 0"1x % 22"62 R$ ! 0"99
30 25 20
T (°C) 15 10 5 0 10
20
30
40
50
60
70
80
90
100 110
P (psi)
P (psi) vs1/p 0"7 0"6
f(x ! 20"71 x"08
0"5 0"4
1/p 0"3 0"2 0"1 0 20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
P (psi)
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P psi vs W (kgf-m/kgm) 6000 5000
f(x ! # 44"94x % 6576"53 R$ ! 0"83
4000
W (kfg-m/kgm)
3000 2000 1000 0 20
30
40
50
60
70
80
90 100 110
P (psi)
8. !onclusiones Después de 2aber realizado los cálculos, gráficos e interpretaci*n de los resultados obtenidos deducimos que" 8 El trabajo realizado por el compresor depende de la presi*n a la cual se somete el 8
fluido. El rendimiento volumétrico depende del caudal de aire que ingreso al tanque del compresor.
8
a ecuaci*n que relaciona
|¿|
P¿ vs (rabajo es"
|¿|
P¿ + 6610.3 W =− 45.123 ¿
|¿|
8
a ecuaci*n que relaciona P¿ vs tiempo es" |¿|
P ¿
¿
t =0.0415 ¿
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|¿|
8
a ecuaci*n que relaciona P¿ vs (emperatura es" |¿|
P¿
¿
T =0.1014 ¿ |¿|
8
a ecuaci*n que relaciona P¿
vs
1 / &
es"
P
¿
|¿|
¿¿ ¿ ¿
1
/ &=20.713 ¿
1.
6obert . #erry Compresores" selecci*n y mantenimiento de bombas 2ttp"&&es.Hi7ipedia.org&Hi7i&CompresorI+mJC@J;%quina2ttp"&&ateneu.:tec.cat&Hi7iform&Hi7ie:port&Imedia&cursos&curriculum&esoIbt:&pnte&modul
8
I%&manualIpractiquesIneumatica.pdf 2ttp"&&es.scribd.com&doc&9F>0@C(AC;8%8Compresores
6
Q D
n
% rev
5 +#"6m0#m,
7+m30min,
1$(.3(%
F?0.?99
0.0F@
3.6152
?.??%>
224$.%
>?@>.>09@
0.@
3.6152
?.09?
3(3.83
@@.0?0
0.@@>@
3.6152
@.?>@
$1%$.2%1
F%.9F@
0.09?09
3.6152
.?>9
%%8.118
%9@.>9?
0.0@@
3.6152
.0F%
+m30min,
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