Evaporacion en caldera

Universidad Técnica Federico Santa María
Departamento de Industrias

ILN221 – Gestión Energética 2
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Informe de Laboratorio
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"Evaporación en Caldera"

Grupo 8:
Gonzalo Parraguez
Cristian Soto
Juan Pablo Cornejo
José Seguel

Profesor:
María Pilar Garate

Ayudante:
Gonzalo Severino27/12/2011

1. Introducción

Las Calderas son maquinas o dispositivos de ingeniería diseñados para generar vapor. Este vapor se genera a través de una transferencia de calor a presión constante, en la cual el fluido, originalmente en estado liquido, se calienta y cambia de estado.
Por lo que, una Caldera es todo aparato de presión donde el calor procedente de cualquier fuente de deenergía se transforma en energía utilizable, a través de un medio de transporte en fase liquida o vapor.
Para el caso de este laboratorio, se estudiara el proceso de evaporación en una Caldera. Lo que se realizara utilizando un líquido al cual, por medio de un calefactor, se le proporcionara una carga térmica. Generando un proceso de cambio de fase liquido-vapor, estudiando así el comportamientosdel liquido al ocurrir esto.
En un principio se espera observar corrientes ascendentes de la columna del líquido, ya que variara la densidad del fluido al calentar éste. Lo cual cambiara a distintos rangos de carga térmica, observándose diferentes comportamientos del proceso de evaporación. Estos son Evaporación por convección libre, por burbujeo, peculiar inestable y peculiar estable.Observando principalmente la formación de burbujas a medida que se avanza en la experiencia, hasta llegar a la formación de una película de vapor en la base del recipiente.
Recalcar que el líquido que se utilizara no será agua, ya que se estudiaran parámetros como la temperatura, presión y propiedades del líquido a evaporar. Lo cual no es fácil de estudiar en el cado del agua, debido a las altastemperaturas y presiones involucradas. Por lo que se utilizara un fluido especial para el caso en estudio.

2. Objetivos

* Explicar el comportamiento entre presión y temperatura.

* Determinar la relación existente entre presión y temperatura.

* Determinar el comportamiento del proceso de evaporación según el rango de carga térmica.

* Explicar el comportamiento observado a medidaque se varía la carga térmica.

3. Metodología experimental

El aparato experimental se muestra en la figura. Consiste en un cilindro sellado con un líquido en su interior. Unido a un calefactor de carga variable y como se puede ver a una seria de tuberías y válvulas que mantienen estable es sistema.

La experiencia se realizara empezando las mediciones a 5 watts y aumentando la carga térmicade 5 en 5 watts hasta llegar a 20. Luego de lo cual cada 20 watts hasta el máximo (aprox. 240 watts).
Y con ayuda del programa computacional, registrar todas las variables que se entregan a medida que se varía la carga térmica.

4. Presentación de resultados

A continuación se detallaran los resultados obtenidos luego de realizar las distintas mediciones variando la carga térmica delcalefactor. Teniendo valores de temperaturas y presión a distinta potencia.
Lo anterior se muestra en la siguiente tabla:

Como se puede ver en la tabla, se muestran 15 datos para las distintas mediciones, ya que como se dijo anteriormente se vario la potencia cada 5 watts y luego cada 20 watts hasta alcanzar el máximo.
De lo anterior se grafica lo siguiente:

El grafico anterior era esperable, yaque la relación entre presión y temperatura se expresa por medio de la formula de Clausius-Clapeyron, la cual es:
p=er(R*T)
Es claro que debían tener una relación cerca a exponencial, lo que finalmente represento el grafico.
Por lo que se demuestra que al aumentar la carga térmica, la temperatura y presión aumentan mientras ocurre la evaporación. Obteniendo un coeficiente de correlación de...