Termodinamica Practica

PRÁCTICA No. 4
TRABAJO DE COMPRESION EN UN PROCESO DE CUASI EQUILIBRIO



TERMODINAMICA Y MECANICA DE FLUIDOS


OBJETIVOS

* Determinar para el aire, la relación entre presión y volumen en un sistema cerrado.
* Desarrollar el modelo matemático correspondiente.
* Hallar el trabajo de compresión.

PROCESO CUASI EQULIBRIO

Un proceso cuasi equilibrio es aquel que en todomomento esta infinitésimamente cercano al equilibrio, es decir, las propiedades son uniformes en todo el sistema en cualquier momento.
Es un proceso imaginario.

SISTEMA
CERRADO

2
1
Al cerrar rápidamente el pistón, las moléculas del lado 1 tienen diferente presión a las moléculas del lado 2. Para que estén en cuasi equilibrio, es necesario cerrar lentamente el pistón, así la presión delas moléculas será constante durante el proceso.

MODELO MATEMATICO PROCESO DE COMPRESIÓN POLITRÓPICO

El modelo matemático del proceso de compresión politropico, viene dado por:
PVn = C
Donde
n= exponente politropico determinado experimentalmente para las maquinas.
* Para un proceso isotérmico (temperatura constante) tenemos:
PV = C, n=1
* Para un proceso isobarico (presiónconstante) tenemos:
PVo= C, n=0 por lo tanto P=C
V es proporcional a la T
V/T=C
Todos los procesos corresponden a procesos politrópicos.
A una P1 corresponde un V1
A una P2 corresponde un V2
A una P3 corresponde un V3
Y así sucesivamente.

Si hacemos un proceso de compresión, tenemos:
P1V1n = P2V2n
P1/P2 = (V2/ V1)n
Ln (P1/P2) = n Ln (V2/ V1)
n = Ln (P1/P2) / Ln (V2/ V1)

CÁLCULOSVOLUMEN:

V= πDP2*L 4

* DP = Diámetro del pistón = 63 mm =0,063 m
* L= Longitud del vástago = 71 mm = 0.071 m

PARA 3 PSI
* DP = 63 mm =0,063 m
* L = 69.8 mm = 0.069 m

V= π*(0,063 m)2*0,069 m4
V=2.1x 10-4 m3

PARA 6 PSI
* DP = 63 mm =0,063 m
* L = 65.4 mm = 0.065 m

V= π*(0,063 m)2*0,065 m4
V= 2.02 x 10-4m3

PARA 9 PSI
* DP = 63 mm =0,063 m
* L= 57 mm = 0.057 m

V= π*(0,063 m)2*0,057 m4
V= 1.7 x 10-4m3

PARA 12 PSI
* DP = 63 mm =0,063 m
* L = 52.4 mm = 0.052 m

V= π*(0,063 m)2*0,052 m4
V= 1.6 x 10-4m3

PARA 15 PSI
* DP = 63 mm =0,063 m
* L = 48.5 mm = 0.0485 m

V= π*(0,063 m)2*0,048 m4
V= 1.5 x 10-4m3

PARA 18 PSI
* DP = 63 mm =0,063 m
* L = 46 mm = 0.046 m

V= π*(0,063 m)2*0,04 m4
V= 1.3 x10-4m3

TABLA VOLUMEN

Presión | Volumen |
0 PSI | 2.2x 10-4 m3 |
3 PSI | 2.1x 10-4 m3 |
6 PSI | 2.02 x 10-4m3 |
9 PSI | 1.7 x 10-4m3 |
12 PSI | 1.6 x 10-4m3 |
15 PSI | 1.4 x 10-4m3 |
18 PSI | 1.3 x 10-4m3 |

PRESIÓN ABSOLUTA

P absoluta=P manometrica+P atmosferica

INICIALMENTE 0 PSI
Presion manometrica= 0 PSI* 1 atm14,696 PSI * 101,325 KPa1 atm= 0 KPa

Presionatmosferica=640 mmHg* 1 atm760 mmHg* 101,325 KPa1 atm=85,326 KPa

P absoluta=0 KPa+85,326 KPa=85,326 KPa

PARA 3 PSI

Presion manometrica=3 PSI* 1 atm14,696 PSI* 101,325 KPa1 atm=20,692 KPa
Presion atmosferica=640 mmHg* 1 atm760 mmHg* 101,325 KPa1 atm=85,326 KPa
P absoluta=20,692 KPa+85,326 KPa=106,018 KPa

PARA 6 PSI

Presion manometrica=6 PSI* 1 atm14,696 PSI* 101,325 KPa1atm=41,3683 KPa
Presion atmosferica=640 mmHg* 1 atm760 mmHg* 101,325 KPa1 atm=85,326 KPa
P absoluta=41,3683 KPa+85,326 Kpa=126,693 Kpa

PARA 9 PSI

Presion manometrica=9 PSI* 1 atm14,696 PSI* 101,325 KPa1 atm=62,0525 KPa
Presion atmosferica=640 mmHg* 1 atm760 mmHg* 101,325 KPa1 atm=85,326 Kpa
P absoluta=62,0525 KPa+85,326 KPa=147,378 Kpa

PARA 12 PSI

Presionmanometrica=12 PSI*1 atm14,696 PSI* 101,325 KPa1 atm=82,7367 KPa
Presion atmosferica=640 mmHg* 1 atm760 mmHg* 101,325 KPa1 atm=85,326 Kpa
P absoluta=82,7367 KPa+85,326 KPa=168,062 Kpa

PARA 15 PSI

Presion manometrica= 15 PSI*1 atm14,696 PSI*101,325 KPa1 atm=103,42 KPa
Presion atmosferica=640 mmHg* 1 atm760 mmHg* 101,325 KPa1 atm=85,326 KPa
P absoluta=103,420 KPa+85,326...