Balance De Energia. Ingenieria Quimica
Páginas: 9 (2159 palabras)
Publicado: 12 de abril de 2012
INTRODUCCIÓN
En esta práctica tenemos un tanque adiabático, perfectamente agitado, con una entrada de agua y una salida de rebosadero que mantiene el volúmen del tanque constante, y un sistema de calefacción
de resistencias eléctricas; sobre este sistema plantearemos el balance de energía.
OBJETO DE LA PRÁCTICA
El objeto de la práctica es comparar los valores hallados experimentalmentede la variación de la temperatura con el tiempo (tanto para un proceso de calentamiento como uno de enfriamiento) con los valores teóricos hallados a partir de las ecuaciones teóricas; estas ecuaciones se obtienen a partir del balance de energía.
APARATO
El aparato que vamos a utilizar para llevar a cabo la práctica consta de un tanque adiabático lleno de agua, perfectamente agitado, devolúmen constante (gracias al sistema de rebosadero), al que está entrando un caudal de agua constante y conocido, y un termómetro para saber en cada momento la temperatura del agua que sale del tanque. La temperatura de salida del tanque es la misma que la del interior, dado que está perfectamente agitado.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
a) Se conecta el agitador.
Procedemos a fijar un caudal deentrada de agua de aproximadamente 20 L/h (recomendado por
la profesora). Realizamos unas 5 medidas y nos quedamos con la media de los 5 valores.
En este caso el valor medio de caudal es: QL = 20,11 L/h = 0,00000559 m3/s
b) Calcular la temperatura del estado estacionario de la etapa de calentamiento utilizando los datos
de las condiciones experimentales que vamos a utilizar enla siguiente ecuación:
Test= TG+T1 = q /(ρ QL cp) + T1
donde: q= potencia de la resistencia (J/s)
ρ= densidad (g/m3)
QL= caudal volumétrico (m3/s)
cp = calor específico (J/gºC)
T1= temperatura del agua que entra al tanque (ºC)
q=1029 W(J/s); QL = 0,00000559 m3/s; T1 =18,9 ºC; ρ= 1000 Kg/m3 ; cp = 4186 J/KgºC
Test= [1029/(1000 · 0,00000559 · 4186 )]+18,9
Test= 62,91 ºC
La temperatura del estado estacionario de la etapa de enfriamiento no hará falta calcularla, puesto
que al no haber fuente de energía calorífica y al entrar continuamente agua al tanque, la
temperatura a la que se llegará finalmente será la misma que la del agua que entra. Lo confirmamos aplicando la ecuación anterior:-en esta etapa q=0, TG =0, T1=18,9 ºC → Test= TG+T1 = [q/(ρQLcP)]+ T1 = T1
Test= 18,9 ºC
c) Se conecta la resistencia calefactora y se pone en marcha el cronómetro.
Se anota el tiempo cada vez que aumenta la temperatura 0,5 ºC (al principio el aumento de
temperatura es muy rápido). Cuando pasa más de 1 minuto para que aumente 0,5 ºC la
temperatura, se anotará la temperaturacada minuto. Se seguirá anotando la temperatura hasta
que haya transcurrido 1 hora del comienzo, la temperatura alcanzada será próxima a la calculada
para el estado estacionario.
d) Ahora comenzaremos el proceso de enfriamiento. Sin modificar nada, se apaga la resistencia
calefactora y se pone el cronómetro a cero. Se toman medidas siguiendo las instrucciones del
apartadoanterior.
PRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS
a)Tanto para la etapa de calentamiento como para la etapa de enfriamiento, con las medidas
efectuadas se construye una tabla.
b)Representar los datos de las dos tablas anteriores en dos hojas distintas de papel milimetrado en
la forma T = f(t), para cada uno de los dos procesos.ETAPA DE CALENTAMIENTO
Volúmen del depósito→ V= 0,0042 m3
Caudal volumétrico→ QL= 20,11L/h =0,00000559 m3/s
Potencia de la resistencia→ q= 1029 W
T1 = 18,9 ºC T0 = 18,7 ºC
Test.= 62,91 ºC
En esta gráfica, se representa el aumento de la temperatura en función del tiempo para la etapa de calentamiento, según los datos experimentales recogidos en la tabla...
En esta práctica tenemos un tanque adiabático, perfectamente agitado, con una entrada de agua y una salida de rebosadero que mantiene el volúmen del tanque constante, y un sistema de calefacción
de resistencias eléctricas; sobre este sistema plantearemos el balance de energía.
OBJETO DE LA PRÁCTICA
El objeto de la práctica es comparar los valores hallados experimentalmentede la variación de la temperatura con el tiempo (tanto para un proceso de calentamiento como uno de enfriamiento) con los valores teóricos hallados a partir de las ecuaciones teóricas; estas ecuaciones se obtienen a partir del balance de energía.
APARATO
El aparato que vamos a utilizar para llevar a cabo la práctica consta de un tanque adiabático lleno de agua, perfectamente agitado, devolúmen constante (gracias al sistema de rebosadero), al que está entrando un caudal de agua constante y conocido, y un termómetro para saber en cada momento la temperatura del agua que sale del tanque. La temperatura de salida del tanque es la misma que la del interior, dado que está perfectamente agitado.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
a) Se conecta el agitador.
Procedemos a fijar un caudal deentrada de agua de aproximadamente 20 L/h (recomendado por
la profesora). Realizamos unas 5 medidas y nos quedamos con la media de los 5 valores.
En este caso el valor medio de caudal es: QL = 20,11 L/h = 0,00000559 m3/s
b) Calcular la temperatura del estado estacionario de la etapa de calentamiento utilizando los datos
de las condiciones experimentales que vamos a utilizar enla siguiente ecuación:
Test= TG+T1 = q /(ρ QL cp) + T1
donde: q= potencia de la resistencia (J/s)
ρ= densidad (g/m3)
QL= caudal volumétrico (m3/s)
cp = calor específico (J/gºC)
T1= temperatura del agua que entra al tanque (ºC)
q=1029 W(J/s); QL = 0,00000559 m3/s; T1 =18,9 ºC; ρ= 1000 Kg/m3 ; cp = 4186 J/KgºC
Test= [1029/(1000 · 0,00000559 · 4186 )]+18,9
Test= 62,91 ºC
La temperatura del estado estacionario de la etapa de enfriamiento no hará falta calcularla, puesto
que al no haber fuente de energía calorífica y al entrar continuamente agua al tanque, la
temperatura a la que se llegará finalmente será la misma que la del agua que entra. Lo confirmamos aplicando la ecuación anterior:-en esta etapa q=0, TG =0, T1=18,9 ºC → Test= TG+T1 = [q/(ρQLcP)]+ T1 = T1
Test= 18,9 ºC
c) Se conecta la resistencia calefactora y se pone en marcha el cronómetro.
Se anota el tiempo cada vez que aumenta la temperatura 0,5 ºC (al principio el aumento de
temperatura es muy rápido). Cuando pasa más de 1 minuto para que aumente 0,5 ºC la
temperatura, se anotará la temperaturacada minuto. Se seguirá anotando la temperatura hasta
que haya transcurrido 1 hora del comienzo, la temperatura alcanzada será próxima a la calculada
para el estado estacionario.
d) Ahora comenzaremos el proceso de enfriamiento. Sin modificar nada, se apaga la resistencia
calefactora y se pone el cronómetro a cero. Se toman medidas siguiendo las instrucciones del
apartadoanterior.
PRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS
a)Tanto para la etapa de calentamiento como para la etapa de enfriamiento, con las medidas
efectuadas se construye una tabla.
b)Representar los datos de las dos tablas anteriores en dos hojas distintas de papel milimetrado en
la forma T = f(t), para cada uno de los dos procesos.ETAPA DE CALENTAMIENTO
Volúmen del depósito→ V= 0,0042 m3
Caudal volumétrico→ QL= 20,11L/h =0,00000559 m3/s
Potencia de la resistencia→ q= 1029 W
T1 = 18,9 ºC T0 = 18,7 ºC
Test.= 62,91 ºC
En esta gráfica, se representa el aumento de la temperatura en función del tiempo para la etapa de calentamiento, según los datos experimentales recogidos en la tabla...
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