Maquinas Termicas - Antologia

MÁQUINAS TÉRMICAS

UNIDAD No. 1 CONCEPTOS BÁSICOS VAPOR Y COMBUSTIÓNConceptos básicos vapor y combustión.

VAPOR DE AGUA Y SU CALORIMETRÍA.
Generación del vapor de agua.
✓ Cuando al agua se le comunica energía calorífica varía su entalpía y su estado físico.
✓ A medida que se calienta, la temperatura del fluido aumenta y su densidad disminuye.
✓ La rapidez de la vaporizacióndepende de la velocidad con la cual se transmite el calor al agua y de su movimiento en el recipiente donde está confinado.
✓ La temperatura a la cual se produce la ebullición depende de la pureza del agua y de la presión absoluta ejercida sobre ella.

Vapor de agua saturado. Es el vapor producido a la temperatura de ebullición correspondiente a su presión absoluta. Puede ser húmedo cuandocontiene partículas de agua sin vaporizar o seco cuando no las tiene.

Entalpía del líquido. Es el número de kilocalorías necesarias para elevar 1 kg de agua desde 0ºC hasta su temperatura de ebullición a una presión absoluta determinada. Las cantidades de calor comunicadas al agua como entalpía del líquido aumentan al crecer su presión y temperatura. (hf)

Entalpía de vaporización. Es laenergía calorífica en kcal necesaria para convertir 1 kg de agua liquida en vapor seco (hg). A medida que crece la presión absoluta del vapor de agua, su entalpía de vaporización decrece, haciéndose cero para la presión crítica absoluta de 224.43 kcal/cm2 correspondiente a la temperatura de saturación de 374ºC.
En la producción del vapor de agua saturado la absorción de energía (calor) por cadakilogramo de agua tiene lugar en dos etapas: 1) adición de la entalpía de líquido y 2) adición de la entalpía de vaporización hfg.

Entalpía de vapor de agua saturado seco.

hg = hf + hfg. hg = Entalpía del vapor
hf = entalpía del líquido
hfg= entalpía de vaporización.

Volumen específico y densidad del vapor de agua saturado seco. Los volúmenes específicos ocupados por 1 kg devapor de agua saturado seco varían inversamente con la presión. La densidad del vapor de agua saturado seco es el peso del vapor de agua en kilogramos por metro cúbico y su recíproco es el volumen específico. La densidad es directamente proporcional a la presión.

Título de vapor.
Es la cantidad de vapor seco por kilogramo de vapor húmedo. Puede expresarse como % o por una fracción decimal. Lahumedad existente en el vapor de agua puede darse por varias causas:
✓ Pérdida de calor por convección y radiación.
✓ La generación de vapor puede haber sido imperfecta por falta de condiciones del generador, ebullición demasiado intensa o alimentación defectuosa del agua de la caldera.


Entalpía total del vapor de agua saturado húmedo.
La entalpía total de 1 kg de vapor deagua saturado húmedo es más pequeña que la de 1 kg de vapor de agua saturado seco para la misma presión.


hgw = hf + xhfg

hgw = entalpía total del vapor húmedo
hf = Entalpía del líquido
x = Título de vapor
hfg = entalpía de vaporización del vapor saturado seco.

Vapor de agua recalentado.
Se dice que el vapor está recalentado cuando la temperatura del vapor es superior a la desaturación correspondiente a la presión dada. Sus ventajas son:
✓ El calor adicional comunicado al vapor hace que éste se comporte con más aproximación como gas perfecto que como gas saturado.
✓ Los límites de temperaturas en ciertas partes de los equipos que utilizan vapor pueden aumentarse.
✓ Se pueden eliminar y disminuir las pérdidas producidas por la condensación del vapor enlas tuberías y en las máquinas y turbinas de vapor.

Determinación del título de vapor.
La sequedad o calidad del vapor de agua saturada se determina por medio de calorímetros especiales, los más comunes son: El de separación y el de estrangulación o recalentamiento. Se utilizan calorímetros combinados cuando se requiere gran exactitud o cuando el título de vapor es bajo.

Calorímetro de...