Cereza

Introducción

La presenta práctica tiene por finalidad vincular los conocimientos sobre los procesos de gases ideales al estudio y análisis del trabajo de compresores.

RESUMEN

En el proceso de compresión se toma el aire del medio ambiente, éste es comprimido por el compresor y luego llevado a un reservorio o como en la presente prueba llevado a la segunda etapa. Con las medidas depresión y temperatura y aplicando los fundamentos de la termodinámica se calculan los trabajos ideales producidos sobre el gas en procesos: isotérmicos, isentrópicos y politrópicos.

En la segunda etapa, el aire comprimido pasa al intercambiador, donde el aire cede el calor que lo ganó durante el primer proceso de compresión al agua suministrada, medida en un rotámetro; cumpliéndose elbalance de energía en el intercambiador de calor.
Posteriormente el aire es comprimido en un segundo proceso.

OBJETIVO

* Determinar el coeficiente politrópico del aire
* Calcular el trabajo politrópico, isotérmico, mecánico y determinar las eficiencias isotérmica y politrópica.
* Aplicar la primera ley de la termodinámica a un intercambiador de calor para encontrar el flujo masico delagua medido en el rotámetro.

Fundamentos teóricos

Un intercambiador de calor es un dispositivo diseñado para transferir calor de un fluido a otro, sea que estos estén separados por una barrera o que se encuentren en contacto. Son parte esencial de los dispositivos de refrigeración, acondicionamiento de aire, producción de energía y procesamiento químico.
Un intercambiador típico es elradiador del motor de un automóvil, en el que el fluido refrigerante, calentado por la acción del motor, se refrigera por la corriente de aire que fluye sobre él y, a su vez, reduce la temperatura del motor volviendo a circular en el interior del mismo.

Un compresor es una máquina de fluido que está construida para aumentar la presión y desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles,tal como lo son los gases y los vapores. esto se realiza a través de un intercambio de energía entre la máquina y el fluido en el cual el trabajo ejercido por el compresor es transferido a la substancia que pasa por él convirtiéndose en energía de flujo, aumentando su presión y energía cinética impulsándola a fluir. Al igual que las bombas, los compresores también desplazan fluidos, pero adiferencia de las primeras que son máquinas hidráulicas, éstos son máquinas térmicas, ya que su fluido de trabajo es compresible, sufre un cambio apreciable de densidad y, generalmente, también de temperatura; a diferencia de los ventiladores y los sopladores, los cuales impulsan fluidos compresibles, pero no aumentan su presión, densidad o temperatura de manera considerable.

Los diferentes tipos decompresores, tanto de movimiento alternativo, así como los rotativos, pueden considerarse sobre una base general, como máquinas de flujo estacionario para el fin de obtener la ecuación de trabajo.
La ecuación de flujo estacionario da:

W=H1-H2+K1-K2+Q; h1-h2=cp(T1-T2)

En general hay poca diferencia entre las velocidades de entrada y salida de maneraque para un flujo másico de ma [kg/s] de fluido que circulan por el compresor:
W=ma (h1-h2)+Q
a) Trabajo para la compresión politrópica.- recordando que el politrópico se define como un proceso reversible, que:
Q=ma cn ∆T y cn=cv(k-n)1-n
Para un gas ideal, esto es:

Q=ma cn T2-T1=ma cv(k-n)1-n T1T2T1-1

Durante una compresión politrópica apartir de temperaturas atmosféricas, este calor Q es normalmente negativo. Utilizando valores conocidos en la ecuación de flujo estacionario, obtenemos:

Wp=ma nRT1J(1-n)T2T1-1
Si T2T1=P2P1n-1n=ζn-1n y la relación de presiones absolutas se conoce como RELACIÓN DE COMPRESIÓN ζp , entonces la expresión final para evaluar el trabajo politrópico será:
Wp=ma nRT1J(1-n) ζpn-1n...