Procesos De Cambio De Fase
Páginas: 8 (1772 palabras)
Publicado: 23 de abril de 2012
Procesos de Cambio de Fase: Ebullición y condensación
Conceptos necesarios:
La curva de saturación, o curva de “presión de vapor” de una sustancia pura muestra que:
La curva tiene dos ramas separadas por el punto crítico que es la cúspide de la curva.
[pic]
La rama izquierda representa el líquido saturado, la derecha, el vapor saturado.
El estado saturado existe también en elinterior de la campana definida por ambas ramas de la curva.
En el interior, a cada presión, existe una temperatura en que las dos fases líquido y vapor coexisten. Esta temperatura es el "punto de ebullición" del líquido a la presión considerada.
Calor latente de evaporación/condensación, Λ, o λ:
Es la diferencia entre las entalpías específicas de las fases líquido-vapor en estado desaturación (HV-HL). A mayor presión el calor latente disminuye hasta hacerse cero en el punto crítico.
En la curva de saturación y en el interior de la campana, un fluido sólo puede entregar energía mediante condensación y recibirla mediante evaporación.
En la fase líquida, a la izquierda de la curva de saturación, el líquido está subenfriado. A la derecha, el vapor está sobrecalentado.
Latransferencia de calor hacia o desde los fluidos en esos estados se realiza con variación de temperatura (calor sensible).
Punto crítico: Para cada fluido puro existe un estado (T=374,15ºC, P=221.2 bar para agua) en que las fases vapor y líquido son indistinguibles.
Es el máximo de la campana en curvas presión entalpía. El calor latente de evaporación es cero en ese estado. Los gases"permanentes" (aire, etc) están en estado supercrítico.
Evaporación: Paso de una sustancia de la fase líquida a la fase vapor.
Condensación: paso de una sustancia de la fase vapor a la fase líquida.
La evaporación se puede producir de varias maneras:
1) Reducción de la presión ambiente sobre un líquido. (Evaporación instantánea o flash).
Si a una temperatura inicial dada T1, la presión sobreel líquido baja a un nivel p2, inferior a la presión de saturación correspondiente a la temperatura inicial del líquido (p1),
El líquido busca un nuevo estado de saturación a p2. Para esto, una parte se evapora, extrayendo el calor necesario del líquido restante, el cual se enfría hasta la temperatura de saturación correspondiente a la nueva presión.
Este proceso se observa, por ejemplo, ala salida del líquido de una trampa de vapor, y en la válvula de expansión en un sistema de refrigeración.
Si una masa M de líquido se descomprime de p1 a p2 (p1 > p2), con temperaturas de saturación t1 y t2, un balance del calor intercambiado entre ambas fases se escribe:
M x λ= M C (1-x) ( t1- t2 )
en que x es la fracción másica evaporada. Del balance anterior, esta fracción se puededeterminar como:
x = (C ΔT/λ)/(1 + C ΔT/λ)
2) Evaporación superficial. El aire siempre tiene un contenido de humedad (vapor de agua disuelto). Una masa de agua mantiene la capa de aire inmediatamente adyacente a su superficie en condiciones de humedad máxima (100%). La diferencia entre las humedades de aire en la superficie y en la masa de aire provoca difusión de humedad. Al renovarse lacondición de saturación en la superficie, se genera una evaporación continua, la cual extrae calor desde el líquido restante.
3) Ebullición. Esta se produce por aporte de calor a un líquido desde una superficie sumergida.
Una vez que el líquido alcanza su temperatura de saturación (o punto de ebullición a la presión del sistema) el calor entregado por la superficie que está a Tp > Tsat,produce burbujas de vapor sobre ésta.
Sólo una pequeña parte del vapor se genera sobre la superficie sumergida. Las burbujas formadas agitan el líquido permitiendo la transferencia de calor al líquido.
En tanto, la mayor parte de la evaporación tiene lugar desde la superficie del líquido.
La condensación se produce cuando un vapor saturado se pone en contacto con una superficie a temperatura...
Conceptos necesarios:
La curva de saturación, o curva de “presión de vapor” de una sustancia pura muestra que:
La curva tiene dos ramas separadas por el punto crítico que es la cúspide de la curva.
[pic]
La rama izquierda representa el líquido saturado, la derecha, el vapor saturado.
El estado saturado existe también en elinterior de la campana definida por ambas ramas de la curva.
En el interior, a cada presión, existe una temperatura en que las dos fases líquido y vapor coexisten. Esta temperatura es el "punto de ebullición" del líquido a la presión considerada.
Calor latente de evaporación/condensación, Λ, o λ:
Es la diferencia entre las entalpías específicas de las fases líquido-vapor en estado desaturación (HV-HL). A mayor presión el calor latente disminuye hasta hacerse cero en el punto crítico.
En la curva de saturación y en el interior de la campana, un fluido sólo puede entregar energía mediante condensación y recibirla mediante evaporación.
En la fase líquida, a la izquierda de la curva de saturación, el líquido está subenfriado. A la derecha, el vapor está sobrecalentado.
Latransferencia de calor hacia o desde los fluidos en esos estados se realiza con variación de temperatura (calor sensible).
Punto crítico: Para cada fluido puro existe un estado (T=374,15ºC, P=221.2 bar para agua) en que las fases vapor y líquido son indistinguibles.
Es el máximo de la campana en curvas presión entalpía. El calor latente de evaporación es cero en ese estado. Los gases"permanentes" (aire, etc) están en estado supercrítico.
Evaporación: Paso de una sustancia de la fase líquida a la fase vapor.
Condensación: paso de una sustancia de la fase vapor a la fase líquida.
La evaporación se puede producir de varias maneras:
1) Reducción de la presión ambiente sobre un líquido. (Evaporación instantánea o flash).
Si a una temperatura inicial dada T1, la presión sobreel líquido baja a un nivel p2, inferior a la presión de saturación correspondiente a la temperatura inicial del líquido (p1),
El líquido busca un nuevo estado de saturación a p2. Para esto, una parte se evapora, extrayendo el calor necesario del líquido restante, el cual se enfría hasta la temperatura de saturación correspondiente a la nueva presión.
Este proceso se observa, por ejemplo, ala salida del líquido de una trampa de vapor, y en la válvula de expansión en un sistema de refrigeración.
Si una masa M de líquido se descomprime de p1 a p2 (p1 > p2), con temperaturas de saturación t1 y t2, un balance del calor intercambiado entre ambas fases se escribe:
M x λ= M C (1-x) ( t1- t2 )
en que x es la fracción másica evaporada. Del balance anterior, esta fracción se puededeterminar como:
x = (C ΔT/λ)/(1 + C ΔT/λ)
2) Evaporación superficial. El aire siempre tiene un contenido de humedad (vapor de agua disuelto). Una masa de agua mantiene la capa de aire inmediatamente adyacente a su superficie en condiciones de humedad máxima (100%). La diferencia entre las humedades de aire en la superficie y en la masa de aire provoca difusión de humedad. Al renovarse lacondición de saturación en la superficie, se genera una evaporación continua, la cual extrae calor desde el líquido restante.
3) Ebullición. Esta se produce por aporte de calor a un líquido desde una superficie sumergida.
Una vez que el líquido alcanza su temperatura de saturación (o punto de ebullición a la presión del sistema) el calor entregado por la superficie que está a Tp > Tsat,produce burbujas de vapor sobre ésta.
Sólo una pequeña parte del vapor se genera sobre la superficie sumergida. Las burbujas formadas agitan el líquido permitiendo la transferencia de calor al líquido.
En tanto, la mayor parte de la evaporación tiene lugar desde la superficie del líquido.
La condensación se produce cuando un vapor saturado se pone en contacto con una superficie a temperatura...
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