APUNTES DE TERMODINÁMICA APLICADA
UNIVERSIDAD NACIONAL NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE INGENIERÍA
1
APUNTES DE TERMODINÁMICA APLICADA
ING. LEMUS SOTO EDUARDO
APUNTES DE TERMODINÁMICA APLICADA
Hecho po ! p"" "#$%&o' (e #" F"c$#)"( (e I&*e&+e," (e #" UNAM.
2
Apuntes tomados en el semestre 20092!
INTRODUCCIÓN. TEMARIO. TEMARIO. 1. A&-#+'+' ee*/)+co. 2. C+c#o' (e po)e&c+". 0. C+c#o' (e e+*e"c+&. 3. Me4c#"' &o e"c)+5"'. 6. Me4c#"' e"c)+5"'. 7I7LIOGRAFÍA 78SICA. Ce&*e# 9:$&$' 9:$&$' ; 7o#e' 9 Te%o(+&-%+c". Te%o(+&-%+c". <"= 9 >e&e) 9 Te%o(+&-%+c". ?E& *e&e"#@ c$"#$+e )e)o (e )e%o(+&-%+c" B-'+c"
APUNTES DE TERMODINÁMICA APLICADA ELEMENTOS DID8CTICOS. Epo'+c+& e& *e&e"#. T"e"'. T"e"'. Eec+c+o'. Se+e'. I&5e')+*"c+o&e'. V+'+)"'. EVALUACIÓN. T"e"' T"e"' ?)"e"' '+%p#e'@ '+%p#e'@ 'e+e'@ 'e+e'@ )"B"o E-%e&e' p"c+"#e'. E-%e&e' &"#e'. P")+c+p"c+& e& c#"'e.
0
CALIFICACIÓN DEFINITIVA. 3 EXAMEN FINAL. CALIFICACIÓN CALIFICACIÓ N SEMESTRAL. 3 1J PARCIAL. 0 TAREAS. 6 EX8MEN. 6 VISITA. 3 2J PARCIAL. 0 TAREAS. K EXAMEN. 2 0J PARCIAL. 0 TAREAS. K EXAMEN.
CICLO DE CARNOT. ?A PROCESOS IDEALES. 12 S$%+&+')o (e c"#o " )e%pe")$" co&')"&)e. 20 Ep"&'+& +'e&)p+c". 03 Rech"4o (e c"#o " )e%pe")$" co&')"&)e. 31 Co%pe'+& +'e&)p+c".
?7 REPRESENTACIÓN GR8FICA.
APUNTES DE TERMODINÁMICA APLICADA
3
?C CAL C ALORES. ORES. T (' S TA ?S2 9 S1 R T7 ?S3 9 S0 & S R TA ?S2 9 S1 9 T7 ?S0 9 S3 S+ S2 S0@ S1 S3 "n # $TA % T&' $S2 % S('
?D EFICIENCIA TÉRMICA. η=
W n Qs
η=1 −
=
Qn Qs
=
Q s−Q R Qs
=1−
Q R QS
= 1−
T B T A A
T B T A A
?2 CICLOS DE POTENCIA. ?2.1.1 CICLO RAN>INE SIMPLE IDEAL. ?A DIAGRAMA DE FLUQO.
APUNTES DE TERMODINÁMICA APLICADA
6
?7 PROCESOS IDEALES. 12 Ep"&'+& +'e&)p+c". 20 Rech"4o (e c"#o ?co&(e&'"c+& +'oB-+co. 03 Co%pe'+& I'e&)p+c". 31 S$%+&+')o (e c"#o ?e5"po"c+& +'oB-+co.
?C REPRESENTACIÓN GR8FICA.
APUNTES DE TERMODINÁMICA APLICADA
?D CALORES@ TRA7AQO : EFICIENCIA TÉRMICA. S h1 9 h3 R h2 9 h0 & S 9 R ?h1 h3 9 ?h2 h0
4
2
1
η=1 −
3
4
h2−h 3 h1−h 4
?E CONDICIONES OPERATIVAS ÓPTIMAS. ?P"" %"+%+4" #" ec+e&c+" )/%+c". 1. SoBec"#e&)" e# 5"po "# %-+%o po'+B#e. 2. A$%e&)" #" pe'+& (e ope"c+& (e #" c"#(e". 0. D+'%+&$+ #" pe'+& "B'o#$)" e& e# co&(e&'"(o.
?2.1.2 CICLO RAN>INE CON RECALENTAMIENTO.
APUNTES DE TERMODINÁMICA APLICADA
?A DIAGRAMA DE FLUQO.
K
?7 PROCESOS IDEALES. 12 Ep"&'+& +'e&)p+c". 20 S$%+&+')o (e c"#o ?ec"#e&)"%+e&)o +'oB-+co. 03 Ep"&'+& +'e&)p+c". 36 Rech"4o (e c"#o ?co&(e&'"c+& +'oB-+co. 6 Co%pe'+& +'e&)p+c". 1 S$%+&+')o (e c"#o ?e5"po"c+& +'oB-+co.
?C REPRESENTACIÓN GR8FICA.
APUNTES DE TERMODINÁMICA APLICADA
?D CALORES@ TRA7AQOS : EFICIENCIA TÉRMICA. S S1 S2 ?h1 9 h ?h0 9 h2 R ?h3 9 h6 "n # "S % "R # $)( % )*' + $), % )2' $)- % ).'
W n Qs
=
Qn Qs
?2.1.0 CICLO RAN>INE CON REGENERACIÓN.
APUNTES DE TERMODINÁMICA APLICADA
?A DIAGRAMA DE FLUQO.
?7 PROCESOS IDEALES. ?12 Ep"&'+& +'o)/%+c". ?20 Ep"&'+& +'o)/%+c". ?K I&)ec"%B+o (e c"#o " pe'+& ?212 I&)ec"%B+o (e c"#o " pe'+& co&')"&)e. co&')"&)e. ?0 I&)ec"%B+o (e c"#o " pe'+& co&')"&)e. ? I&)ec"%B+o (e c"#o " pe'+& ?03 Ep"&'+& +'o)/%+c". co&')"&)e. ?36 Ep"&'+& +'o)/%+c". ?1 Co%pe'+& +'e&)p+c". ?313 I&)ec"%B+o (e c"#o " pe'+& co&')"&)e. ?111 I&)ec"%B+o (e c"#o " pe'+& ?6 Rech"4o (e c"#o +'oB-+co. co&')"&)e. ?K Co%pe'+& +'e&)p+c". ?111 S$%+&+')o (e c"#o +'oB-+co. ?1210 Ep"&'+& +'e&)-#p+c". ?C REPRESENTACIÓN GR8FICA. ?10 I&)ec"%B+o (e c"#o " pe'+& co&')"&)e. ?1316 Ep"&'+& +'e&)-#p+c".
APUNTES DE TERMODINÁMICA APLICADA
1
?D 7ALANCES TÉRMICOS EN CALENTADORES. ?" C"#e&)"(o ce"(o (e "#)" pe'+& ?AP.
S R %1 ?h2 9 h12 ?1 ?h 11 9 h1 m 1=
?B C"#e&)"(o "B+e)o ?De'*"'+c"(o.
( h −h ) ( h −h ) 11
10
2
12
APUNTES DE TERMODINÁMICA APLICADA ? %he&) ? %h '"# %1 h10 %2 h0 ?1 9 %1 9 %2 1 ?h %1 ?h10 9 h %2 ?h0 9 h 1 ?h 9 h
11 ?c
m 2=
( h − h )− m ( h − h ) 9
8
2
3
8
h13−h 8
C"#e&)"(o ce"(o (e B"" pe'+& ?7P. S R %1 ?h3 9 h13 ?1 9 %1 9 %2 ?h 9hK m 3=
( 1−m − m ) ( h − h ) 1
2
8
7
( h −h ) 4
14
?E CALORES : TRA7AQOS : EFICIENCIA TÉRMICA. S ?1 ?h 1 9 h11 R R1 R2 ?1 9 %1 9 %2 9 %0 ?h6 9 h 9 %0?h16 9 h & S 9 R
W n Qs
=
Qn Qs
?2.1.3 AN8LISIS DE PROCESOS REALES. EUIPOS
PROCES O IDEAL
PROCESO REAL
CONSIDERACIONES PARA EL CURSO
T$Be,"'
P c)e.
E+')e& c",("' (e pe'+&
P c)e.
I&)ec"%B+"(oe' (e c"#o ?C"#(e"@ eco&o%+4"(o@ 'oBec"#e&)"(o@ ec"#e&)"(o@ co&(e&'"(o@ c"#'. A*$" (e "#+%e&)"c+&@ #"(o "*$"@ #"(o 5"po@ e)c.
Ep"&'+o&e' e& #" )$B+&" ! co%pe'+o&e' e& #" Bo%B".
V-#5$#"' (e e')"&*$#"%+e&)o.
E+')e& c",("' (e pe'+& e& )o(o' #o' c"'o'@ P c)e. ##e*"&(o " 'e '+*&+c")+5"' e& e# #"(o #,$+(o.
' c)e.
h c)e.
S+e%pe 'e pe'e&)" $& +&ce%e&)o (e e&)op," po #"' +e5e'+B+#+("( e' (e# poce'o. Poce'o po#+)p+co@ e&)e +'e&)p+co e +'e&)-#p+co.
P c)e.
P"" e')o' c"'o' 'e (e&e e# co&cep)o (e ec+e&c+" +'e&)p+c" ?"(+"B-)+c"@ +&)e&" ! '$ 5"#o 'e (e&e " p")+ (e (")o' (e# "B+c"&)e " (+ee&)e' co&(+c+o&e' (e c"*". ηSturb =
h1−h2 R h1−h2 T
η Sbomb=
h c)e.
h2 T −h1 h2 R−h1
?2.2.1 CICLO 7RA:TON SIMPLE. ?A DIAGRAMA DE FLUQO.
?7 PROCESOS IDEALES. ?12 Co%pe'+& +'e&)p+c". ?20 S$%+&+')o (e c"#o +'oB-+co. ?03 Ep"&'+& +'e&)p+c". ?31 Rech"4o (e c"#o +'oB-+co.
?C REPRESENTACIÓN GR8FICA.
?D CALORES. TRA7AQOS : EFICIENCIA TÉRMICA. S h0 9 h2 R h3 9 h1 "n # "S %"R
W n Qn Q C ( T −T ) = =1− R =1− P 4 1 =1 − η= Qs Q s QS C P ( T 3−T 2)
η=1 −
T 1 ( T 2 (
T 4 T 1 T 3 T 2
−1 ) =1− −1 )
T 1 =1− 1 =1− 1 k −1 =1 − 1k −1 T 2 T 2 P r p k ( 2 ) k T 1 P1
1 k −1
r p
k
?E RELACIÓN DE PRESIONES ÓPTIMA ?PARA O7TENER EL TRA7AQO M8XIMO. <&
S$po&+e&(o Cp c)e. <& Cp ?T0 9 T3 9 T2 T1 E& e# (+'eo (e# '+')e%"@ T0 ?)e%pe")$" %-+%" ! T1 ?)e%pe")$" "%B+e&)"# 'o& p"-%e)o' co&')"&)e'. Po o)" p")e@ p"" #o' poce'o' +'e&)p+co' ?12 ! ?03 'e c$%p#e& #"' '+*$+e&)e' epe'+o&e'
( )
k −1 k
( )
k − 1 k
T 2 P =( 2 ) T 1 P1
T 3 P =( 3 ) T 4 P 4
T 2
P0 P3 P1 P3 T 4
O )"%B+/&
T 1
=
T 1
=
T 3
T 3 T 4
T 4=
T 2
T 1 T 3 T 2
P"" oB)e&e e# )"B"o %-+%o 'e (e+5" e')e e'pec)o " WT2 ! 'e +*$"#" " ceo T T 1 T 3 −T 2 + T 1) (¿ ¿ 3− T 2 Wn =C p ¿ d W n =C p d T 2
(
0
−
T 1 T 3 2
T 2
)
−1 + 0 = 0
De (o&(e T opt =√ T T 2
1
3
Po #o )"&)o@ '+ e#"c+& (e pe'+o&e'@ 1
R P opt =(
k 2 opt k − 1
T
T 1
)
k
T 3 R P opt ¿ ( )2 k −2 T 1
=(
( T T ) 1
3
T 1
2
)
k k −1
¿(
T 3 T 1
k 2 k − 2
)
r p=
P2
=
P3
P1 P 4
?2.2.2 PRINCIPALES MODIFICACIONES DEL CICLO 7RA:TON. ?2.2.2.1 REFRIGERACIÓN ENTRE ETAPAS DE COMPRESIÓN. L" %o(+c"c+& co&'+')e e& e)"e e# Y$o (e "+e e& $&" e)"p" +&)e%e(+" (e# co%pe'o p"" e&+"#"@ )e+c"%e&)e@ " pe'+& co&')"&)e@ e& $& +&)ec"%B+"(o (e c"#o p"" po')e+o%e&)e e*e'" e# Y$o (e "+e "# co%pe'o (o&(e co&)+&Z" '$ poce'o h"')" "#c"&4" #" pe'+& &"#. Se (+ce $e #" e+*e"c+& e' +(e"# '+ e' " pe'+& co&')"&)e ! #" )e%pe")$" "#c"&4"(" e' +*$"# " #" (e e&)"(" e& #" p+%e" e)"p". E# oBe)+5o e' #o*" $& "hoo (e )"B"o (e co%pe'+& ! co&'ec$e&)e%e&)e $& "$%e&)o e& #" ec+e&c+" (e# c+c#o.
?2.2.2.2 RECALENTAMIENTO ENTRE ETAPAS DE EXPANSIÓN. Co&'+')e e& e)"e e# Y$o (e *"'e' (e #" )$B+&" (e "#)" pe'+& ! ##e5"#" " $&" 'e*$&(" c-%"" (e co%B$')+&@ (o&(e " pe'+& co&')"&)e 'e e#e5" #" )e%pe")$" (e #o' *"'e' ! po')e+o%e&)e 'e ##e5" " #" )$B+&" (e B"" pe'+& p"" co&)+&$" #" ep"&'+& h"')" #" pe'+& (e e'c"pe (e #" )$B+&". É')e c+c#o e' '+%+#"@ )e%o(+&-%+c"%e&)e h"B#"&(o@ "# c+c#o R"&=+&e co& ec"#e&)"%+e&)o ! '$ oBe)+5o e' "$%e&)" #" ec+e&c+" (e# c+c#o.
?2.2.2.0 REGENERACIÓN.
Co&'+')e e& $'" $& e$+po ##"%"(o e*e&e"(o@ (o&(e 'e +&)ec"%B+" c"#o@ +(e"#%e&)e " pe'+& co&')"&)e@ e&)e e# "+e $e 5" (e# co&(e&'"(o " #" c-%"" (e co%B$')+& (e #o' *"'e' $e e'c"p"& (e #" )$B+&" h"c+" #" ")%'e". E# oBe)+5o e' $'" #" "#)" e&e*," e'+($"# (e #o' *"'e' (e e'c"pe (e #" )$B+&" p"" ec"#e&)" e# "+e@ co& e# co&'ec$e&)e "hoo (e co%B$')+B#e e& #" c-%"" (e co%B$')+&.
?2.2.2.3 OTRAS MODIFICACIONES MENORES. + ENFRIADORES EVAPORATIVOS. So& e$+po' $e +&!ec)"& "*$" (e'%+&e"#+4"(" e& #" co+e&)e (e "+e (e e&)"(" "# co%pe'o p"" (+'%+&$+ #" )e%pe")$" (e e&)"(" "# %+'%o. Lo "&)e+o 'e )"($ce e& $& "$%e&)o (e po)e&c+" &e)" ! (e ec+e&c+" (e# c+c#o. S+& e%B"*o +%p#+c" e# $'o (e "*$" "(+c+o&"#. ++ IN:ECCIÓN DE AIRE EN AL C8MARA DE COM7USTIÓN. C$"&(o 'e $'" $& co%B$')+B#e (+e'e# po ee%p#o@ e' &ece'"+o +&!ec)" *"&(e' c"&)+("(e' (e "*$" e& #" c-%"" (e co%B$')+& p"" co&)o#" #"' e%+'+o&e' "# %e(+o "%B+e&)e@ #o "&)e+o "(e%-' (e co&)o#" e# poce'o (e co%B$')+& e($&(" e& $& "$%e&)o (e #" po)e&c+" *e&e"(". S+& e%B"*o@ #"' c"&)+("(e' (e "*$" $)+#+4"("' 'o& (e%"'+"(o e#e5"("'.
?0 CICLOS DE REFRIGERACIÓN. ?0.1 CICLO DE REFRIGERACIÓN POR COMPRESIÓN DE VAPOR. ?A DIAGRAMA DE FLUQO.
?7 PROCESOS IDEALES. ?12 Co%pe'+& +'e&)p+c". ?20 Rech"4o (e c"#o " pe'+& co&')"&)e ?co&(e&'"c+&. ?03 Ep"&'+& +'e&)p+c". ?31 AB'oc+& (e c"#o " pe'+& co&')"&)e ?e5"po"c+&.
?C REPRESENTACIÓN GR8FICA.
?D CALORES@ TRA7AQO : COEFICIENTE DE FUNCIONAMIENTO ?COP. C"#o ech"4"(o ? A A h2 9 h0 C"#o "B'oB+(o ? 7 7 h1 9 h3 T"B"o (e co%pe'+& ?
COPref =
Q B W C
COPbomba =
Q A W C
[COP Coe\c+e&) O Peo%"&ce
?0.2.1 CICLO DE REFRIGERACIÓN DE GAS ?7RA:TON INVERTIDO. ?A DIAGRAMA DE FLUQO.
?7 PROCESOS IDEALES. ?12 Co%pe'+& +'e&)p+c". ?20 Rech"4o (e c"#o " pe'+& co&')"&)e. ?03 Ep"&'+& +'e&)p+c". ?31 AB'oc+& (e c"#o " pe'+& co&')"&)e.
?C REPRESENTACIÓN GR8FICA.
?D CALORES@ TRA7AQO : COEFICIENTE DE FUNCIONAMIENTO ?COP. C"#o ech"4"(o ? A A h2 9 h0 C"#o "B'oB+(o ? 7 7 h1 9 h3 T"B"o (e co%pe'+& ?
?0.2.2 CICLO REGENERACIÓN ?A DIAGRAMA DE FLUQO
COPref =
QB W n
7RA:TON
INVERTIDO
CON
?7 REPRESENTACIÓN GR8FICA
?3 ME]CLAS NO REACTIVAS. ?3.1 AN8LISIS DE FRACCIONES. ?A FRACCIÓN MASA ^mf_. mfi =
m i mm
… (1 )
% + M"'" (e# co%po&e&)e W+ %% M"'" (e #" %e4c#" %% %1 %2 ` %&
`
?2
n
m =1 ∑ = fi
i
1
?7 FRACCIÓN MOL ^ y i_. y i=
n i nm
& + NZ%eo (e %o#e' (e# co%po&e&)e W+ &% NZ%eo (e %o#e' (e #" %e4c#" &% &1 &2 ` &&
`
?0
`
?3
n
y =1 ∑ = i
i
1
?C LE: DE GI77SDALTON ?DE PRESIONES PARCIALES. “La presión total de una mezcla de gases ideales es igual a la suma de las presiones parciales de cada uno de sus componentes.”
P% P1 P2 ` P& ` P% Pe'+& (e #" %e4c#". P1@ P2@ ` @ P& Pe'+o&e' p"c+"#e' (e #o' co%po&e&)e' 1@ 2@ ` @ &.
?6
L" pe'+& p"c+"# (e $& co%po&e&)e e' #" pe'+& eec+(" po (+cho co%po&e&)e@ "c)$"&(o 'o#o@ " #" )e%epe")$" ! 5o#$%e& (e #" %e4c#".
P%
PA
A7C
A
T%
PC
P7
7
T% T% V% V% DEMOSTRACIÓN DE LA ECUACIÓN ?6 V%
T%
C
PA@ P7@ PC Pe'+o&e' p"c+"#e'
V%
PV
De #" ec$"c+& (e *"' +(e"# (n = RT ) @ ! $'"&(o #" ec$"c+& ?3 P m V m Rm T m
=
P1 V m P 2 V m
+
Rm T m Rm T m
+…+
P n V m Rm T m Pm= P1 + P2 + … + P n
?.E.D.
?D LE: DE AMAGAT ?LE: DE LOS VOLaMENES ADITIVOS.
“El volumen total de una mezcla de gases ideales es igual a la suma de los volúmenes parciales de cada uno de sus componentes.”
Do&(e e# 5o#$%e& p"c+"# (e $& co%po&e&)e 'e (e&e co%o e# 5o#$%e& oc$p"(o po (+cho co%po&e&)e "c)$"&(o 'o#o@ " #" )e%pe")$" ! pe'+& (e #" %e4c#". V% V1 V2 ` V& ` V% Vo#$%e& (e #" %e4c#". V1@ V2@ ` @ V& Vo#Z%e&e' p"c+"#e' (e #o' co%po&e&)e' 1@ 2@ ` @ &.
?
DEMOSTRACIÓN DE LA ECUACIÓN ? PV ( n = ) De #" ec$"c+& (e *"' +(e"# RT @ ! $'"&(o #" ec$"c+& ?3 P m V m Rm T m
=
P m V 1 P m V 2
+
Rm T m Rm T m
+…+
P m V n Rm T m V m=V 1 + V 2 + … + V n
P%
P%
P%
A7C A 7 T% T% T% ^ V i_. ?E FRACCIÓN VOLUMÉTRICA V% V fi =
VA
V i
V7
T%
`
V m
?.E.D.
P%
C
VA@ V7@ VC Vo#Z%e&e' p"c+"#e'
VC
?K
V+ Vo#$%e& p"c+"# (e# co%po&e&)e W+. V% Vo#$%e& (e #" %e4c#". n
V = 1 ∑ = fi
i
1
?F RELACIONES ENTRE FRACCIONES. mfi y i=
i n
m fi
∑ = i
1
i
`
?
y i i
mfi =
n
y ∑ = i
i
y i=
i
`
?
`
?1
1
Pi Pm
=V fi
?3.2 C8LCULO DE PROPIEDADES PRINCIPALES DE UNA ME]CLA DE GASES IDEALES. ?A CONSTANTE PARTICULAR ^ %_. De #" ec$"c+& (e *"' +(e"# ! #" ec$"c+& ?6 mrT P= V
mm r m T m V m r m=
m1 mm
=
m1 r 1 T m m2 r 2 T m
r 1+
V m m 2 mm
+
r 2 +… +
V m m n mm
+ …+
mn r n T m V m
rn
r m= mf 1 r 1+ m f 2 r 2 +… + m fn r n n
r m=
m r ∑ =
fi i
i
1
)"%B+/&
?7 PESO MOLECULAR ^M %_. De #" ec$"c+&
m n = ⇒ m=n
S$')+)$!e&(o #" ec$"c+& "&)e+o e& #" ec$"c+& ?2 nm m=n 1 1+ n2 2 + … + nn n m=
n1 nm
1 +
n2 nm
2 + … +
n n nm
n
m= y 1 1 + y 2 2+ … + y n n
r m=
R m
n
m=
y ∑ = i
i
i
1
?C ENTALPÍA ESPECÍFICA ^h%_. ! m= ! 1 + ! 2 + … + ! n ⇒ ! = mh
m m hm= m h + m h + … + m n h n 1
1
2
! =n h´
2
nm h´ m =n1 h´ 1 + n2 h´ 2 + … + n n h´ n
hm =
h´ m =
n1 nm
h´ 1 +
n2 nm
m1 mm
h1+
m2 mm
h2+ … +
m n mm
hn
´h + … + nn ´hn 2
nm
hm =m f 1 h1+ mf 2 h2 + … + m f n h n hm = y 1 h 1+ y 2 h2 + … + y n hn n
m h ∑ =
hm =
fi
i
n
i
1
h´ m =∑ y i ´hi i= 1
?D RESTO DE PROPIEDADES. S+%+#"%e&)e "# "&-#+'+' "&)e+o@ oB)e&e%o' n
n
m u " u´ =∑ y ´u … (14 ) ∑ = =
um =
fi
i
i
m
i
i
1
i
1
n
n
i =1
i =1
s m=∑ m fi si " ´sm =∑ y i ´si … ( 15 ) n
n
i =1
i =1
n
n
´ pi … ( 16 ) Cpm=∑ mfi Cpi " ´C p m=∑ yi C C#m =
´ # … (17 ) m C# " ´C # =∑ y C ∑ = = fi
i
1
i
m
i
i
i
1
?3.0 AN8LISIS DE LA ME]CLA AIREbVAPOR DE AGUA ?AIRE ATMOSFÉRICO. ?3.0.1 DEFINICIÓN DE CONCEPTOS 78SICOS.
TEMPERATURA DE 7UL7O SECO ?TB'. E' #" )e%pe")$" $e 'e %+(e co& $& )e%%e)o co&5e&c+o&"# ?(e %ec$+o TEMPERATURA DE ROCÍO ?T. E' #" )e%pe")$" (e '")$"c+& " #" pe'+& p"c+"# (e# 5"po e& #" %e4c#".
Lo' p$&)o' 1 ! 2 )+e&e& (o' )e%pe")$"' (e B$#Bo 'eco (+ee&)e'@ peo #" %+'%" )e%pe")$" (e oc,o.
TEMPERATURA DE SATURACIÓN ADIA78TICA ?T '"). E' #" )e%pe")$" (e #" %e4c#" " #" '"#+(" (e# '")$"(o "(+"B-)+co c$"&(o /')" "#c"&4" #" '")$"c+&.
TEMPERATURA DE 7UL7O HaMEDO ?T Bh. E' #" )e%pe")$" $e "#c"&4" $& )e%%e)o co&5e&c+o&"# (e %ec$+o c$"&(o "# B$#Bo 'e #e po&e $&" *"'" hZ%e(" ! 'e po&e e& co&)"c)o co& $&" co+e&)e (e "+e. P"" &e' p-c)+co' (e +&*e&+e,"@ #" )e%pe")$" (e B$#Bo hZ%e(o e' +*$"# " #" )e%pe")$" (e '")$"c+& "(+"B-)+c".
?3.0.2 HUMEDADES. RELATIVA ^φ_. P # $= P %
P5 Pe'+& p"c+"# (e# 5"po e& #" %e4c#" " $&" co&(+c+& ("(". P* Pe'+& p"c+"# $e eece," e# 5"po e& #" %e4c#" "+eb5"po c$"&(o " )e%pe")$" co&')"&)e 'e co&5+e)e e& $&" %e4c#" '")$"("
ESPECÍFICA ?RELACIÓN DE HUMEDAD ^ & _. &=
m # mas
%5 %"'" (e 5"po %"' %"'" (e "+e 'eco Co&'+(e"&(o " "%Bo' co%o *"'e' +(e"#e' P # V m
&=
(
)
(
)
( )
r # T m r = as P a V m r# r as T m
& =0.622
R P # as P# P P# 18 = = # #= P a R Pa as Pa 28.4 Pm − P# #
( )
P# Pm − P #
P5 Pe'+& p"c+"# (e# 5"po ADIA78TICO P" Pe'+& p"c+"# (e# "+e P% Pe'+& (e #" %e4c#" P% P" P5
m ´ a 1 h a 1+ m ´ # 1 h# 1 + m ´ ! O hf 2=m´ a 2 h a 2+ m ´ # 2 h# 2 2
7ALANCE EN EL SATURADOR
m ´ a 1=m´ a 2=m´ a m ´ ! 0=m´ # 2− m ´ #1 2
Po (e&+c+&
m# ma
=&
E&)o&ce'@ (+5+(+e&(o " #" ec$"c+& o+*+&"# e&)e W%" ha 1 + & 1 h # 1 + ( &2−& 1 ) hf 2= ha 2 +&2 h # 2 &1 ( h # 1 −hf 2 ) =( h a2 −ha 1 ) + & 2 ( h# 2− hf 2 )
P"" B""' pe'+o&e'@ #" e&)"#p," (e #o' *"'e' e' '#o $&c+& (e #" )e%pe")$" h # ´¿ h % &1 =
&1 =
( ha −h a ) + & (h % −h f ) 2
1
2
2
2
h% 1− hf 2
Cpa ( T 2−T 1 ) + &2 hf% 2 h % 1−h f 2
Do&(e h5 E&)"#p," (e# 5"po 'oBec"#e&)"(o. h* E&)"#p," (e# 5"po '")$"(o. h E&)"#p," (e# #,$+(o '")$"(o. T1 Te%pe")$" (e B$#Bo 'eco. T2 Te%pe")$" (e B$#Bo hZ%e(o ?(e '")$"c+& "(+"B-)+c". d1 H$%e("( e'pec,c" (e #" %e4c#" &o '")$"(" " #" e&)"(" (e# '")$"(o "(+"B-)+co. d2 H$%e("( e'pec,c" (e #" %e4c#" '")$"(" " #" '"#+(" (e# '")$"(o "(+"B-)+co. '( Cpa=1.005 Cp C"#o e'pec,co (e# "+e " pe'+& co&')"&)e. "
ENTALPÍA DE LA ME]CLA AIREbVAPOR. ! m= ! a + ! #
(+5+(+(o e&)e W%" hm ´¿ ha + & h#
k%aire ) C
?3.3 CARTA PSICROMÉTRICA.
?3.6 PRINCIPALES PROCESOS DE ACONDICIONAMIENTO DE AIRE. ?3.6.1 DESHIDRATACIÓN CON CALENTAMIENTO.
?3.6.2 ENFRIAMIENTO EVAPORATIVO.
?6 ME]CLAS REACTIVAS. ?6.1 INTRODUCCIÓN. COM7USTIÓN. DEFINICIÓN
L" co%B$')+& e' $&" e"cc+& $,%+c" e& #" $e $& e#e%e&)o ?co%B$')+B#e 'e co%B+&" co& o)o ?co%B$e&)e@ *e&e"#%e&)e o,*e&o e& o%" (e O 2 *"'eo'o@ (e'pe&(+e&(o c"#o ! po($c+e&(o $& +(o.f CLASIFICACIÓN Po e# *"(o (e o+("c+& Co%p#e)". I&co%p#e)". Po #" 5e#oc+("( (e e"cc+& R-p+(" ?(e)o&"c+&. Le&)". CAUSAS DE COM7USTIÓN INCOMPLETA Te%pe")$" (e e"cc+& B"". I&'$c+e&c+" (e o,*e&o. Ve#oc+("( (e e"cc+&. G"(o (e )$B$#e&c+".
REPASO DE CONCEPTOS 78SICOS. MASA ATÓMICA E' #" %"'" $e )+e&e $& -)o%o (e $& e#e%e&)o $,%+co p$o. MASA MOLECULAR E' #" %"'" $e )+e&e $&" 'o#" %o#/c$#" (e $& co%p$e')o $,%+co. MOL m
E' #" %"'" %o#ec$#" epe'"(o e& $&+("(e' (e %"'" ? n = . NaMERO DE AVOGADRO E' e# &Z%eo (e %o#e' $e )+e&e $& %o# *"%o ?.2 1 20. LE: DE AVOGADRO L" e#"c+& (e 5o#Z%e&e' e' +*$"# " #" e#"c+& (e %o#e'. LE: DE GI77SDALTON Le! (e #"' pe'+o&e' p"c+"#e' ?p-*+&" 21. PODER CALORÍFICO C"&)+("( (e e&e*," $e p$e(e #+Be" $& co%B$')+B#e )o)"#%e&)e $e%"(o. S$pe+o E' e# po(e %-+%o $e p$e(e *e&e"'e. I&e+o E' e# po(e %,&+%o $e p$e(e *e&e"'e '+& poB#e%"' co%o o%"c+& (e -c+(o'.
ESTEUIOMETRÍA
C8LCULO DE AIRE TEÓRICO. C8LCULO DE EXCESO DE AIRE. C8LCULO DE GASTO DE AIRE. C8LCULO DE GASES SECOS.
?EN FUNCIÓN DE LA COMPOSICIÓN DEL COM7USTI7LE ?EN FUNCIÓN DE LOS PRODUCTOS DE LA COM7USTIÓN
?6.2 AIRE TEÓRICO ^A T_. 7ALANCE DEL CAR7ONO. C + O2 + 3.76 * 2 +CO 2+ 3.76 * 2 12
M"'"' ")%+c"' e& #o' e"c)+5o'
+ ( 2 ) ( 16 )+ (3.76 ) ( 2 ) ( 14 )
[ 32+ 105.28 ]
P"" c"(" -)o%o (e c"Bo&o
12
=11.43
Por lo tanto1 se reu3eren ((!-, 43lo5ramos de a3re te6r3o por ada 43lo5ramo de ar7ono!
7ALANCE DEL HIDRÓGENO. 2 ! 2
+ O + 3.76 * + 2 ! 0 + 3.76 * 2
2
2
2
M"'"' ")%+c"' e& #o' e"c)+5o'
?2?2?1 ?2?1 ?0.K?2?13
+
32 105.28
P"" c"(" -)o%o (e h+(*e&o
4
=34.32
Por lo tanto1 se reu3eren ,-!,2 43lo5ramos de a3re te6r3o por ada 43lo5ramo de )3dr65eno!
7ALANCE DEL A]UFRE. S + O 2+ 3.76 * 2 + SO2 + 3.76 * 2
M"'"' ")%+c"' e& #o' e"c)+5o'
?02 ?2?1 ?0.K?2?13
+
32 105.28
P"" c"(" -)o%o (e "4$e
32
= 4.29
Por lo tanto1 se reu3eren -!29 43lo5ramos de a3re te6r3o por ada 43lo5ramo de a8ure!
(
A T =11.43 C + 34.32 ! 2−
O2 8
)
+ 4.29 S [
k% aire k% comb
]
?6.0 EXCESO DE AIRE@ GASTO DE AIRE : GASTO DE GASES SECOS CONOCIENDO LOS PRODUCTOS DE LA COM7USTIÓN ?CO@ CO2@ N2@ O2. EXCESO DE AIRE ^EA_.
, A =
Airerea- − Airete"rico *itr"%eno rea- − *itr"%eno te"rico * R− * T * , = = = Airete"rico *itr"%eno te"rico * T * T 1
* , =3.76 O , =3.76 ( O2 − CO ) 2
3.76
1
( O − CO ) 2
2
, A = 1 * 2−3.76 ( O2− CO ) 2
OE O,*e&o e& ece'o. NE N+)*e&o e& ece'o.
GASTO DE AIRE ^GA_. . A =r a C . C c
ra c
Re#"c+& %-'+c" "+ebc"Bo&o ^=* "+eb=*c"Bo&o_
C F"cc+& %"'" (e c"Bo&o e& e# co%B$')+B#e ^=* cb=*co%B_ GC G"')o %-'+co (e co%B$')+B#e ?=* co%Bb' r a= c
28 * 2 12
( CO + CO ) 0.7685 2
28 * 2
. A =
12
( CO + CO ) 0.7685 2
C .C [
k%a k% a / / …] s h
GASTO DE GASES SECOS ^G*'_. .%s = r %s C . C c
r %s c
Re#"c+& %-'+c" *"'e' 'eco'bc"Bo&o ^=* *'b=*c"Bo&o_
C F"cc+& %"'" (e c"Bo&o e& e# co%B$')+B#e ^=* cb=*co%B_ GC G"')o %-'+co (e co%B$')+B#e ?=* co%Bb' r %s = c
r %s =
masa de %asessecos 44 CO 2+ 28 CO + 32 O2 + 28 ( 100−CO 2−CO−O2) = 12 ( CO2 + CO ) masade carbono
+ 4 O + 2800 4 CO + O + 700 = 12 ( CO + CO ) 3 ( CO + CO )
16 CO 2
c
.%s =
2
2
2
2
2
+ O + 700 k% %s k% %s C. C [ / / …] 3 ( CO + CO ) s h
4 CO2
2
2
1
* T = * 2−3.76 ( O 2 − CO ) 2
?6.3 ENTALPÍA DE FORMACIÓN. P+%e" #e! (e #" )e%o(+&-%+c" p"" $& '+')e%" '+%p#e co%pe'+B#e Q + W e0e = 1 ,C + 1 ,P + 1 !
E& e# c"'o (e $& '+')e%" $,%+c"%e&)e e"c)+5o 1 ! = ! productos − ! reacti#os
∏ ¿(n h )−∑ (n h ) 1 ! =∑ ¿ ¿ i
i
i
i
react
&+ NZ%eo (e %o#e' h+ E&)"#p," (e c$"#$+e po($c)o o e"c)+5o Lo' 5"#oe' (e Wh + '$e#e& ("'e e'pec)o " (+ee&)e' &+5e#e' (e eee&c+" ?e')"(o (e eee&c+"@ po #o $e@ p"" e5+)" +&co&'+')e&c+"' e& e# "&-#+'+' (e #o' '+')e%"' e"c)+5o' 'e (e&e e# co&cep)o (e e&)"#p," (e o%"c+&. L" e&)"#p," (e o%"c+& Wgh + e' e# c"%B+o (e e&)"#p," $e oc$e c$"&(o $& co%p$e')o $,%+co 'e o%" +'o)/%+c"%e&)e " p")+ (e '$' We#e%e&)o' e')"B#e' " pe'+& co&')"&)e. 2
(¿ ¿ i hi)e-em 3estab-es 1 h f = hcompuesto−¿ Do&(e + Coec+e&)e e')e$+o%/)+co (e# e#e%e&)o ("(o. E+')e& )"B#"' $e popoc+o&"& #o' 5"#oe' (e gh (e 5"+o' c+e&)o' (e '$B')"&c+"'@ #o' c$"#e' 'o& oB)e&+(o' epe+%e&)"#%e&)e o " p")+ (e #" )e%o(+&-%+c" e')"(,')+c". Lo' (")o' e')-& ("(o' p"" e# e')"(o (e eee&c+" (e 26JC ! 1 ATM. C$"&(o $& 5"#o e')- ("(o " P1 ATM 'e #e +&c#$!e e& ',%Bo#o W J ?ghJ @ 2> . Lo' 5"#oe' (e ghJ (e #"' )"B#"' )+e&e& &o%"#%e&)e '+*&o &e*")+5o@ #o $e '+*&+c" $e 'e (eBe e#+%+&" c"#o p"" %"&)e&e #" e"cc+& +'o)/%+c". Re"e*#"&(o #" ec$"c+& "&)e+o@ )e&e%o' 2
(¿ ¿ ih i)e-em3 estab-es o hcompuesto =1 h f ' −¿ 298
Po co&5e&c+&@ #" e&)"#p," (e )o(o' #o' e#e%e&)o' e')"B#e' e& e# e')"(o (e eee&c+" e' +*$"# " ceo@ po #o )"&)o o
hcomp ( 298 ' / 1 AT )= 1 h
f 298 '
E& e# c"'o (e co%p$e')o' (e 5"+"' "'e'@ #" e&)"#p," (e o%"c+& (e *"' e' +*$"# " #" e&)"#p," (e o%"c+& (e# #,$+(o %-' #" e&)"#p," (e 5"po+4"c+& (e #" '$')"&c+" ?h *. 1h
o f %aseosa
=1 h of -45uida + hf%
F+&"#%e&)e@ p"" e5"#$" #" e&)"#p," (e $&" '$B')"&c+" " $&" pe'+& ! )e%pe")$" (+ee&)e' " #"' (e# e')"(o (e eee&c+"@ 'e "p#+c" #" '+*$+e&)e ec$"c+& o
h 298 ' h(T / P )−¿
¿
hi (T / P)=( 1 h
o
) +¿
f 298 ' i
E& e# c"'o (e "'$%+ #" '$B')"&c+" co%o *"' +(e"#@ &o 'e co&'+(e" #" 5"+"c+& (e e&)"#p+" e'pec)o " #" pe'+&@ $e("&(o #" ec$"c+& h298 ' hT −¿
¿
hi (T )=( 1 h
o
) +¿
f 298 ' i
Ap#+c"&(o " #" ec$"c+& (e p+%e" #e! e# co&cep)o (e e&)"#p," (e o%"c+&@ (e'pec+"&(o e# )"B"o (e Yech" ! #o' c"%B+o' (e e&e*," c+&/)+c" ! po)e&c+"#@ po(e%o' e5"#$" e# c"#o (e e"cc+& ?(e #" co%B$')+& co%o
∏ ¿(n h )−∑ (n h ) Q = 6 ! =∑ ¿ ¿ i
i
i
i
react
: "p#+c"&(o e& /')" ec$"c+& #" ec$"c+& p"" h+ ?T )e&e%o'
∏ ¿ n [ 6 h
o
i
f 298
+( hT −h
)]− ∑ ni [ 6 hof +( hT −h
298 '
298
)]
298 '
react
Q=
∑¿ ¿
Lo "&)e+o co&'+(e"&(o (e'pec+"B#e e# eec)o (e #" pe'+& 'oBe e# c"%B+o (e e&)"#p,".
