Trabajo Colaborativo Termodinámica 2

TRABAJO COLABORATIVO FASE 2

1. Determine la temperatura temperatura de la mezcla de la c!rriente c!rriente  de a"ua a"ua #reca $ c!ndenad! al interi!r del deairead!r% up!n"a &ue l! cam'i! en la ener"(a cin)tica $ p!tencial% a( c!m! la p)rdida de cal!r !n ini"ni#icante  Auma un p!rcenta*e p!rcenta*e de +,+,- de a"ua a"ua #reca #reca en la mezcla. mezcla. Balance de maa

Balance de ener"(a

mentra −msale=∆ m sistema

mentra −msale ≅ m1+ m2= m3

 Eentra − E sale =∆ E sistema → ( estable )=0

 Eentra= E sale

Lue"! tenem! &ue m1 T 1+ m2 T 2 =m3 T 3

m1 T 1+ m2 T 2 =( m1+ m2 ) T 3

T 3 =

m1 T 1 +m 2 T 2 m1 +m 2

m1=masa masa decon de conden densado sadoss T 1=Temp condensados condensados

m2=masa masa deagua fresc fresca a T 2 =Tempagua emp agua fresca fresca

m3=masa masa demezcla demezcla T 3= Temperatura emperaturade de lamezcla la mezcla

T 3 =

m1 T 1 +m 2 T 2 m3

Se n! indica aumir &ue la mezcla et c!mpueta en un +,- de a"ua #reca% e decir &ue el /,- retante c!rrep!nde a la maa de l! c!ndenad!% de m!d! &ue0 Se"n la ta'la 2 tenem! ent!nce &ue &ue el

p!r re"la de tre eta'lecem!

100 =m3

28 kg

35

m3

1

m 3=

m 2=28 kg

( 100 ) ( 28 kg ) 35

=

80 kg

3na 4ez 5allada la maa de la mezcla eta'lecem! la de l! c!ndenad! m 1+ m2 =m3

m 1=m3−m2=80 kg −28 kg =52 kg

Se"n la ta'la 2 la temperatura de l! c!ndenad! a"ua #reca

¿ T 2= 14 ℃

m1 T 1 +m 2 T 2 m3

=

$ la temperatura de

% de )ta manera remplazam! l! 4al!re en la ecuaci6n

para determinar la temperatura de la mezcla

T 3 =

¿ T 1= 30 ℃

( 52 kg ) ( 30 ℃ ) +( 28 kg ) ( 14 ℃ ) 80 kg

¿ T 3

T 3 =

1560 kg . ℃ + 392 kg. ℃ 80 kg

=

1952 kg . ℃ 80 kg

T 3 =24.4 ℃

De eta manera p!dem! eta'lecer &ue la temperatura de la mezcla de la c!rriente de a"ua #r(a $ c!ndenad! al interi!r del deairead!r er de 27.78C

2. Determine la cantidad de cal!r re&uerid! en la caldera para la e4ap!raci6n del a"ua de alimentaci6n 9mezcla pr!4eniente del deairead!r:.Ten"a en cuenta la e#iciencia ai"nada a u "rup! en la Ta'la 2. Tenem! &ue para el a"ua C  p =1

  kcal  kcal ; ∆ h vap=540 ; m=80 kg; kg . ℃ kg

T 1 =temperatura delamezcla =24.4 ℃

T 2 =temperatura deebullición del agua =100 ℃

Hallamos el calor necesario para elevar la temperatura hasta 100°C

(

∆ H 1=m c p ( T 2−T 1 )= 80 kg 1

(

∆ H 1=80 kg 1

)

  kcal ( 100 ℃ −24.4 ℃ ) kg . ℃

)

  kcal ( 75.6 ℃ ) kg . ℃

∆ H 1=6048 kcal

Hallamos el calor necesario para evaporar 80 kg de agua de la mezcla

(

∆ H 2= m∆ h vap=80 kg 540

 )

 kcal kg

∆ H 2= 43200 kcal

Decim! ent!nce &ue el cal!r neceari! para e4ap!rar el a"ua del alimentad!r e&ui4ale al tra'a*! &ue de'e realizar la caldera para lle4ar a ca'!

∆ H 1

 $

∆ H 2

Tenem! ent!nce &ue W = ∆ H 1+ ∆ H 2=6048 kcal + 43200 kcal = 49248 kcal

Teniend! en cuenta la e#iciencia del 90% de la caldera e"n la ta'la 2 p!dem! decir &ue el cal!r #inalmente de'e er el i"uiente  Ƞ =90 =0.9 W =49248 kcal=!

Ƞ=

W  

=

W  49248 kcal = =54720 kcal 0.90 Ƞ

De'id! a &ue la caldera tiene una e#iciencia del ;-% re&uiere una cantidad de cal!r e&ui4alente a ,7<2 =cal para e4ap!rar el a"ua de alimentaci6n.

+. C!n 'ae en el reultad! del punt! anteri!r calcule la cantidad de c!m'uti'le 9Ver Ta'la 2: re&uerid! en la caldera% adici!nalmente calcule la cantidad de di6>id! de Car'!n! "enerad! aumiend! c!m'uti6n c!mpleta.

Tenem! ent!nce &ue  =54720 kcal

Se"n la ta'la 2 el c!m'uti'le a utilizar e el ?etan!l

¿ C H 3 "H 

@!der cal!r(#ic! del metan!l  ,+< =cal =" @ara 5allar la cantidad de c!m'uti'le metan!l di4idim! el cal!r a "enerar entre el p!der cal!r(#ic! del c!m'uti'le% de m!d! &ue tenem! &ue Cantidad deC H 3 "H =

54720 kcal

kcal 5037 kg

= 10,86 kg

La denidad del metan!l e i"ual a

792 kg / m

3

a partir de et! p!dem! e>prear la

cantidad de metan!l en 4!lumen m 10,86 kg  m v= = =0.014 d  kg 792

m

3 ∗

264 galones 3

1m

=

3.7 galones

3

La cantidad de c!m'uti'le re&uerid! en la caldera e de +.< "al!ne de metan!l.