Lab3 TA

















Laboratorio Nº 3:
Determinación del rendimiento de la caldera del laboratorio de termofluidos








Integrantes:


Alberto Campos G.

Luis Maldonado C.

Profesor:

Cristian Cuevas B.

Ayudante:
Juan Jerez M.







18 de Mayo 2015

Nomenclatura

: calor específico a presión constante [J/kgK]
e : exceso de aire
h: entalpía específica [kJ/kgK]
MM : peso molecular [kg/kmol]
: flujo másico [kg/s]
n : número de moles [kmol]
P : presión [Pa]
RCA : relación aire combustible
RCA : relación combustible aire
: flujo de calor [W]
T : temperatura [K]
t : temperatura [ºC]
: volumen [m3]
: flujo volumétrico [m3/s]
v : volumen específico [m3/kg]
: potencia [W]
: fracción másicaSubíndices

a : aire
ad : adiabático
amb : ambiente
atm : atmosférica
c : combustible
en : entrada
est : estequimétrico
g : gases de combustión
r : reacción
m : masa
sal : salida
t : total
v : volumen
w : agua


Símbolos griegos

 : diferencia
 : densidad [kg/m3]
: rendimiento
: tiempo [s]



1 Introducción


El presente informe de laboratorio tiene el enfoque de estudiar algunascaracterísticas de la caldera que compone la planta de vapor del laboratorio de termofluidos. El estudio se enfoca principalmente en el proceso de combustión que sucede en la cámara de combustión misma de la caldera.
Como es sabido, una caldera es un equipo masivamente utilizado en la industria, que está diseñado para generar vapor mediante la transferencia de calor entre gases de combustión aaltas temperaturas y una masa de agua. La caldera estudiada es del tipo pirotubular, es decir, los gases de la combustión a alta temperatura transitan por tubos al interior del equipo, los cuales al estar en contacto con la masa de agua, provocan un aumento de su temperatura llevándola al estado gaseoso deseado.
En la experiencia de laboratorio, se pudo visualizar el funcionamiento de la caldera endeterminadas condiciones ambientales, además se registraron los datos de distintas variables, tales como temperaturas y presiones de los gases de combustión y vapor, en conjunto con los flujos volumétricos del combustible suministrado y vapor generado.
Otra medición hecha en laboratorio corresponde al análisis ORSAT, el cual entrega la composición de los humos en base seca, por lo tanto, mide lacantidad de O2, NOx y CO de los gases, mientras que el CO2 es calculado por el aparato. El combustible utilizado por el equipo en su proceso de combustión corresponde a gas natural diluido; sobre este combustible se indagarán propiedades tales como su composición química y poder calorífico, ya que son datos fundamentales para desarrollar el estudio de la combustión, en dónde se intentará estimar lacomposición de los gases de combustión y posteriormente el exceso de aire y relaciones de combustible- aire con que se encuentra trabajando el equipo.
Posteriormente se hará un análisis termodinámico de los calores involucrados en el proceso, calor entregado por los gases de combustión y también el calor “absorbido” por la masa de agua para pasar a su estado de vapor. Estos cálculos serán útilespara determinar el rendimiento global de la caldera, ya sea por el método directo, como indirecto.















2 Desarrollo

De manera preliminar al desarrollo de lo solicitado en este informe, se presentan a continuación los datos medidos durante la experiencia de laboratorio, así como también datos extraídos de literatura y que serán útiles posteriormente.
En las Tablas 1, 2 y 3 se muestranlos datos medidos en bruto medidos en laboratorio.
Tabla 1: Mediciones de presiones y temperatura
Medida
Magnitud

759,5 [mmHg]

5 [kg/cm2]

17 [°C]

61 [°C]

158 [°C]

206 [°C]

Tabla 2: Mediciones volumétricas
Medida
Magnitud
Tiempo


300 [s]

26 [l]
On : 40 [s] - Off : 347 [s]

Tabla 3: Medición aparato ORSAT
Componente
Medida

%

%

22 [ppm]

-



Con respecto a la medición ORSAT, cabe...