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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

Facultad de Ingeniería

Laboratorio de Termodinámica

Práctica 11. Coeficiente de Joule – Thompson

Integrantes:
* Arellano Ballinas Rosa Ivonne Grupo de Teoría: 6
* Correa Hernández Sandra Verónica Grupo de Teoría: 6
* Fuentes Manzanero Aída Grupo de Teoría: 8
* Gallardo Ake StephanieGrupo de Teoría: 8

Fecha de entrega:
15 de Mayo de 2010

Práctica 11
Coeficiente de Joule – Thompson
Introducción:
Para la comprensión de esta práctica es necesario conocer los siguientes conceptos.
Calidad: Cuando existe alguna substancia, una parte en forma líquida y otra como vapor a la temperatura saturación, se define su calidad como la proporción de la masa de vapor ala masa total.
Proceso de estrangulación: Cuando un fluido se expande desde una región de alta presión hasta otra de baja presión generalmente se hace trabajo, o se producen cambios en la energía potencial y cinética. Cuando no ocurren tales efectos se dice entonces que el proceso es de estrangulamiento. Por lo general se realiza mediante válvulas que estrangulan el fluido, pues este al adquiriruna velocidad alta se disipa en turbulencia, o pueden reducirse a cero mediante la correcta selección del tubo.
El proceso de estrangulamiento obedece a la ecuación denominada expansión de Joule - Thompson (h1 = h2).
Coeficiente de Joule – Thompson:

Objetivos:
* Obtener el valor de la calidad del vapor de agua en el generador de vapor.
* Determinar el valor del coeficiente deJoule-Thompson en un proceso isoentálpico.
Material:
* Generados de vapor (Caldera)
* Manómetro
* Termómetro

Desarrollo:
1) Ponemos a funcionar el calentador de agua hasta que llegue a una presión de 4 kgcm2.
2) Registramos las lecturas de presión y temperatura de manera que obtendremos una tabla coma la que se muestra a continuación.
| Presión ( kgcm2 ) | Temperatura °C |
1| 4 | 131 |
2 | 3.5 | 124.3 |
3 | 3 | 124 |
45 | 2.52 | 123.2120.1 |

3) Una vez registrados los datos anteriores, calculamos la calidad de cada lectura apoyándonos de las tablas de vapor sobrecalentado usadas en termodinámica.
Cálculos:
* Coeficiente de Joule- Thomson:

μ= T2-T1P2`-P1
Conversiones de presiones a Pa:

P1= 4 kgcm2 ∙ 10000 cm2 m2∙ 9.81 ms2= 39 2400 [Pa] + 75000 [Pa] = 467400 [Pa]

P2= 3.5 kgcm2 ∙ 10000 cm2 m2∙ 9.81 ms2= 34 3350 [Pa] + 75 000 [Pa] = 418350 [Pa]

P3= 3 kgcm2 ∙ 10000 cm2 m2∙ 9.78 ms2= 29 4300 [Pa] + 75 000 [Pa] = 369300 [Pa]

P4= 2.5 kgcm2 ∙ 10000 cm2 m2∙ 9.78 ms2= 24 5250[Pa] + 75 000 [Pa] = 320250 [Pa]

P5= 2 kgcm2 ∙ 10000 cm2 m2∙ 9.78 ms2= 19 6200 [Pa] + 75 000 [Pa] = 271200 [Pa]

P2`= 75 000[Pa]

* Calidad delvapor del generador:

hfg = hg - hf

1. hfg =2748.7(KJKg)-640.2(KJKg)= 2108.5 (KJKg)
2. hfg =2740.5(KJKg)-611.5(KJKg)= 2129 (KJKg)
3. hfg =2734.8(KJKg)-592.2(KJKg)= 2142.6 (KJKg)
4. hfg =2728.2(KJKg)-570.7(KJKg)= 2157.4 (KJKg)
5. hfg =2706.3(KJKg)-503.7(KJKg)= 2202.6 (KJKg)

X = h2 - hfhfg
1. X = 2719.6 (KJKg)- 640.2(KJKg) 2108.5(KJKg) = 0.9862
2. X =2719.6 (KJKg)- 611.5(KJKg) 2129(KJKg) = 0.9902
3. X = 2719.6 (KJKg)- 592.2(KJKg) 2142.6(KJKg) = 0.9929
4. X = 2719.6 (KJKg) - 570.7(KJKg) 2157.4(KJKg) = 0.996
5. X = 2719.6 (KJKg) - 503.7(KJKg) 2202.6(KJKg) = 1.006

Resultados:
* Coeficiente de Joule- Thomson:
T1 [°C] | P1 [Pa] | T2[°C] | P2[Pa] | ΔT[°C] | ΔP[Pa] | μ ºCPa |
131 | 467400 | 118 | 75000| -13 | -392400 | 3.3129x10-05 |
124.3 | 418350 | 118 | 75000 | -6.3 | -343350 | 1.8349x10-05 |
124 | 369300 | 118 | 75000 | -6 | -294300 | 2.0387x10-05 |
123.2 | 320250 | 118 | 75000 | -5.2 | -245250 | 2.1203x10-05 |
120.1 | 271200 | 118 | 75000 | -2.1 | -196200 | 1.0703x10-05 |

* Calidad del vapor del generador:

P(bar) | hf(KJKg) | hfg(KJKg) | hg(KJKg) | h(KJKg) | x |...
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