Calidad de vapor en calderas

Escuela Superior Politécnica del Litoral

Facultad de Ingeniería Mecánica

Laboratorio de termodinámica II

Profesor encargado:
Ing. Eduardo Rivadeneira

Practica de:
Calidad de vapor

Perteneciente a:
José Alejandro Martiz Ch.

Paralelo:
1

Fecha de entrega:
Lunes 27 de junio del 2011

CALIDAD DE VAPOR EN LA CALDERA

Introducción:
En la presente práctica de laboratoriodeterminaremos la calidad del vapor generado por un intercambiador de calor. El calorímetro que se utilizará será el de estrangulamiento.
El calorímetro se fundamenta en la expansión adiabática del vapor sin realizar trabajo externo por lo que la energía del vapor permanece constante, las pérdidas por convección han de reducirse al mínimo, para ello el calorímetro y el conducto de unión con lacañería de vapor han de estar aislados térmicamente.

Objetivos:
1. Comprender los fundamentos de los calorímetros.
2. Conocer los equipos, instrumentos y técnicas para la obtención de muestras.
3. Determinar la calidad del vapor de agua obtenido.
4. Familiarizarse con el uso de las tablas de vapor de agua.
5. Comprender el funcionamiento de la caldera, y conocer cada uno de loselementos de la misma.

Fundamentos teóricos:
Calorímetro de estrangulamiento.-
Cuando el vapor se expande adiabaticamente sin hacer trabajo externo, como por un orificio por ejemplo, las entalpías a alta presión y baja presión son las mismas (sino existe un cambio neto de velocidad del vapor). Esta expansión se denomina estrangulamiento.
➢ Del diagrama de Mollier se puede ver que el vaporhúmedo con entalpía mayor de 1150 BTU/lbm, se supercalienta cuando se estrangula hasta la presión atmosférica. La temperatura medida del vapor expandido, conjuntamente con la presión, fija su entalpía en la región de sobrecalentado, la cual conjuntamente con la presión del vapor húmedo se puede obtener los valores necesarios para calcular el porcentaje de humedad en la muestra de vapor húmedo.El principio anterior se usa en varias formas en los calorímetros de estrangulamiento, uno de los cuales incorpora un pequeño orificio para la expansión de la muestra de vapor hacia una cámara donde la temperatura del vapor extendido es medida a la presión atmosférica. Los cambios de velocidad son despreciables.

El proceso de estrangulamiento se define por [pic] y se utiliza comúnmente en lapráctica para determinar la calidad del vapor.

Si una muestra de este vapor a alta presión es estrangulada a una presión menor entonces, dentro de ciertos límites, se volverá recalentado, punto 2. En la condición recalentada, podemos medir su presión y su temperatura, localizado así el punto 2. Con la presión y temperatura conocidas, se puede obtener la entalpía h2, con las tablas derecalentado.
Entonces:
[pic]

Con la cual se puede hallar X, buscando las entalpías hg y hf que corresponden a alguna presión conocida P1.

[pic]

Como de ordinario se requiere el máximo grado de precisión, el cálculo puede simplificarse con el empleo del calor específico de vapor a presión constante. E la figura se observa que la entalpía en 2 es igual a la del vapor saturado, hg, mas la entalpíapara el recalentado desde g hasta 2.
El calor para recalentar el vapor [pic]se calcula con [pic] porque los puntos g y 2 están en una curva de presión constante para las condiciones que se encuentran en un calorímetro, el Cp para el vapor puede tomarse como:

[pic]

De modo que para una libra tenemos:

[pic]

Donde [pic] en grados de recalentamiento en el punto 2 y se obtiene de:

[pic]Calorímetro.- Para hallar el título de vapor permitimos que una muestra del mismo circule dentro de un instrumento conocido como calorímetro de estrangulamiento y de el salga a la atmósfera. Antes de que se tomen las lecturas en el calorímetro, el vapor deberá tener el tiempo suficiente como para conseguir un estado interno estacionario, el suficiente para que todas las partes se calienten...