8/10/2019 Trabajo Colaborativo No 1 y 2 Gru TERMODINAMICA
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TERMODINMICA.TRABAJO COLABORATIVO NMERO 1 y 2.
JORDAN ANDRES CALLE CORTES.JHON SEBASTIAN CALLE CORTES.
JHON JAIRO RODRIGUEZ
TUTORA. ANA ILVA CAPERA.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIACEAD EJE CAFETERO
INGENIERA INDUSTRIAL29/11/2014
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En las siguientes hojas de clculo, podremos encontrar el trabajo colaborativonmero 1.
-Diagrama de bloques.-tabla de condiciones problema.
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Vapor de altaCaldera acuotubular
Desaireador
Agua desaireada
Agua fresca
Condensado
Condensado
Perdida de
Combustible
de la caldera
Aire
Tanque de condensados
Bomba centrifugaBomba centrifuga
AguaAgua
Turbocompresor Vlvulareductora
Aire
Ollade
cocciBomba de pistn
Vapor demedia
a. Diagrama de bloques del proceso, deben indicarse corrientes de entrada y salida (Ver EjemploProblema 1), se recomienda usar un bloque para cada equipo involucrado. El diagrama debeelaborarse en Excel.
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Equipo Sistemas
Caldera acuotubular Agua
Combusitble-aire
Vlvula reductora ninguno
Turbocompresor Eje
Turbogenerador multietapas Eje
Olla de coccin AguaTanque de condensados Agua
Bombas centrfugas Rodete
Desaireador Agua
Bomba de pistn Impulsor
c. Elaborar una tabla en Excel que contenga los siguientes puntos de acuerdo
-Equipos involucrados.-Sistemas termodinmicos que generan o consumen energa.-Operaciones que ocurren en cada equipo.-Tipo de procesos termodinmicos realizados en cada uno de los equipos.-Definicin de variables termodinmicas para cada uno de los equipos, que p-Tipo de energa asociada al equipo.
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Operaciones
Calentamiento
Combustion
Expansin
Compresin de aire
Expansion para movimiento de un eje
EnfriamientoMezclado de condensados
Bombeo
Remover oxigeno del agua
Bombeo
a la situacin asignada:
ermitan clculos de trabajo y energa.
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Procesos
Cambio de fase de liquido a vapor de alta presin y temperatura
Reaccin qumica
Isoentlpico
Expansion
Expansion
IsobricoIsobrico
Isocrico e isotrmico
Isobrico
Isocrico e isotrmico
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Variables Energa
Presin, temperatura Calor
Mezcla aire- combustible Calor
Presin, temperatura ninguna
Presin, temperatura Trabajo
Presin, temperatura, entropia Trabajo
Temperatura CalorTemperatura, salida en estado liquido Calor
Presin Trabajo
Temperatura, salida en estado liquido Calor
Presin Trabajo
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En las siguientes hojas de clculo, podremos encontrar el trabajo colaborativonmero 2.
-Diagrama de bloques.-Tabla de condiciones trabajo numero 1.-Tabla de condiciones iniciales.-Estados.-Calculos.-Resultados y graficos
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Identific.
TC TANQUE DE CONDENSADOS
BC BOMBA CENTRIFUGA
DA DESAIREADOR
VC VENTILADOR CENTRIFUGO
CL CALDERA
Equipo Alrededores
Tubera que transporta
agua, vapor o aire,
dependiendo del tipo de
DA
TC
agua fres ca
BC-2
perdida
en lamezcla
BC-1
accionamiento del pistondel agua
VC
Direcion de flujograma
VRP
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TG TURBOGENERADOR
IC INTERCAMBIADOR
VRP VLVULA REDUCTORA DE PRESIN
equipo que se utilice.
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vapor de alta presion
TG 440 W
VRP
agua
IC-1refrigenr
licuad
IC-2gas carbonico
licuado
BC-3
energia
BC-4suministro de aire al combustible
CL
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refrigerante comprimido
FOCO 1expacionisotermic
a
FOCO 2.expancionadiabatica
compresionisotemica
compresi
nadiabatica
anteo
proceso carnot
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Equipo Sistemas
Caldera acuotubular Agua y vapor recalentadoCombusitble-aire
Vlvula reductora vapor
Turbocompresor vapor y aireTurbogenerador multietapas vapor Olla de coccin Agua y vapor Tanque de condensados agua y condensadosBombas centrfugas agua(liquidos)Desaireador AguaBomba de pistn Impulsor
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Operaciones
Calentamiento y evaporacionCombustionregulacion
Compresin de airegeneracion de energiaCalentamientoalmacenamiento de condensadosBombeoRemover oxigeno del aguaBombeo
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Procesos
Cambio de fase de liquido a vapor de alta presin y temperaturaReaccin qumicaIsoentlpico
ExpansionExpansionIsobricoIsobricoIsocrico e isotrmicoIsobricoIsocrico e isotrmico
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Variables Energa
Presin, temperatura Calor y trabajoMezcla aire- combustible CalorPresin, temperatura trabajo
Presin, temperatura Trabajo y calor Presin, temperatura, volumen Trabajo y calorTemperatura,presion y volumen CalorTemperatura Calor Presin Trabajovolumen trabajoPresin Trabajo
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EQUIPO SIMBOLO UNIDAD
CALDERA CA01
Vapor generado V kg/hr
kg/s
Presin de vapor saturado Pv PSI
Eficiencia de la caldera ebTemperatura agua fresca Ta C
Temperatura de condensado Tc C
Porcentaje de agua fresca Rac
Prdida de agua desaireada pa
Combustible Cc
Relacin combustible:aire Rca
Eficiencia de la combustin ec
BOMBA
Presin descarga Pd PSI
COMPRESOR REFRIGERACIN
Carga de refrigeracin cuarto frio ToneladaskW
Temperatura del cuarto fro C
Refrigerante
Presin inicial psi
Presin final psi
COP del compresor
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VALORES gr terminado en 9
100000
27.78
160
0.7512
60
15%
2%
fuel oil
1.5
80%
170
1035.17
-14
Amoniaco
5
150
3.2
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ETAPA EQUIPO PROCESO ENERGA T inicial
CEvaporacion agua Caldera Calentamient Calor 52.8
Bombeo Bomba Aumento de Trabajo 52.8
Compresion Compresor re Aumento de Trabajo -27.4
http://www.autoquem.com.ar/pdf/servicios/manual-para-instaladores.pdf
Poder Calorfico F kcal/kg 10300
kJ/kg 43124.0394
COMBUSTIBLE FUEL OIL
CICLO TERMODINMICO
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T final ESTADO
C PSI kPa PSI Kpa220 170 1273.462 160 1204.514
52.8 0 101.3 170 1273.462 Agua fresca
125.8 5 135.827 150 1135.567 Agua de condensado
Vapor de alta
Mezcla fresca y conde
lquido (Salida compre
AMONIACO
ESTADO
vapor saturado
Vapor sobrecalentado
VARIABLES DE PROBLE
AGUA
P inicial P final
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EMPERATUR ENTALPIA
VOLUMEN
ESPECFICO ENTROPIA
C PSI kPa kJ/kg m^3/kg kJ/kg K
12 0 101.3 50.4929 0.00100046 0.180481
60 0 101.3 251.257 0.00101709 0.8312
220 160 1204.514 2864.28 0.178041 6.68867
52.8 0 101.3 221.1424 0.001013 0.73982
52.8 170 1273.462 222.3303 0.001013 0.73982
Ttulo x PRESIN TEMPERATUR
VOLUMEN
ESPECFICO ENTALPAPSI kPa C m^3/kg kJ/kg
1 5 135.8268 -27.4 0.85658459 1408.5297
150 1135.5668 125.8 0.16554332 1725.9424
http://miguelhadzich.com/wp-content/uploads/2012/10/Tablas-Termodin%C3%A1mica-completas-
MA Y DE TABLA
PRESIN
http://miguelhadzich.com/wp-content/uploads/2012/10/Tablas-Termodin%C3%A1mica-completas-Hadzich.pdfhttp://miguelhadzich.com/wp-content/uploads/2012/10/Tablas-Termodin%C3%A1mica-completas-Hadzich.pdf8/10/2019 Trabajo Colaborativo No 1 y 2 Gru TERMODINAMICA
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ENTROPAkJ/kg K
5.7376
5.7376
adzich.pdf
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CALDERA
VAPOR GENERADO -V
V Inicial H1,cal
kg/s kJ/kgCalor entregado al vapor 27.78 222.3303
V Inicial H1,cal
kg/s kJ/kg
Calor entregado al vapor 27.78 222.3303
MASA -M CALOR -Q
Mcomb Qcalkg/s kW
Masa de combustible 73387.49
Qcal Fcomb
kW kJ/kg
Masa de combustible 73387.49 43124.0394
MASA -M
Maire Mcomb
kg/s kg/s
Flujo de aire requerido 2.836
Mcomb Rca
kg/s
Flujo de aire requerido 2.836 1.5
RESOLUCIN
RESOLUCIN
CANTIDAD DE AIRE
PRESENTACIN
FLUJO DE MASA DE COMBUSTIBLE
PRESENTACIN
ENT
RESOLUCIN
PRESENTACIN
GENERACION DE VAPOR - CONSUMO DE CALOR
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FORMULISMO CALOR -Q
Final H2, cal Qcal
kJ/kg kW2864.28 Q = V*(H2,cal - H1,cal)
Final H2, cal FORMULISMO Qcal
kJ/kg kW
2864.28 Q = V*(H2,cal - H1, cal) 73387.49123
PODER CALORFICO -F
Fcomb eb eckJ/kg
43124.0394 0.75 0.8
eb ec FORMULISMO
0.75 0.8 eb = Qcald / (ec*
RELACIN COMBUSTIBLE FORMULISMO
Rca
1.5 Rca = Maire/Mcomb
FORMULISMO
kg/s kg/hr
Rca = Maire/Mcomb 4.254 15316.0
Maire
EFICIENCIA -e
LPIA -H
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FORMULISMO
eb = Qcald / (ec*Mcomb*Fcomb)
kg/s kg/hr
2.836 10210.661
Mcomb
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PESO -M Perdida de agua desaireada - pa Vapor generado-V
Mb pa V
kg/s % kg/sFlujo msico 2 27.78
pa V FORMULISMO
% kg/hr
Flujo msico bomba 2 27.78 Mb = V*((pa/100)+1)
H1,b Hcond HfrkJ/kg kJ/kg kJ/kg
Entalpa entrada a la bomba 251.257 50.4929
RESOLUCIN
Hcond Hfr Mb
kJ/kg kJ/kg kg/s
Entalpa entrada a la bomba 251.257 50.4929 28.33
ENTALPIA -H
DETERMINACIN ENTALPA ENTRADA A LA BOMBA
PRESENTACIN
RESOLUCIN
PRESENTACIN
MEZCLA DE AGUA CONDENSADA Y AGUA FRESCA
DETERMINACIN DEL FLUJO DE MASA EN LA BOMBA
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FORMULISMO
Mb = V*((pa/100)+1)
Mb
kg/s
28.33
FLUJOS MSICOS -M FORMULISMO
Mb Mcond Mfrkg/s kg/hr kg/hr
28.33 0.85*Mb 0.15*Mb Mcond*Hcond+Mfr*Hfr=Mb*H1,b
Mcond Mfr FORMULISMO H1,b
kg/s kg/hr kJ/kg
24.08 4.25 Mcond*Hcond+M 221.1424
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BOMBA
VOLUMEN -v
Inicial H1,b Final H2,b v
kJ/kg kJ/kg m^3/kgEntalpa salida de la bomba 221.1424 1.01E-03
Inicial H1,b v Inicial P1
kJ/kg m^3/kg kPa
Entalpa salida de la bomba 221.1424 1.01E-03 101.3
PRESENTACIN
TRABAJO -W MASA -M ENTALPA -H
Wb Mb Inicial H1,bkW kg/s kJ/kg
Potencia 0.01 221.1424
RESOLUCIN
Mb Inicial H1,b Final H2,b
kg/s kJ/kg kJ/kg
Potencia 28.33 221.1424 222.3303
AUMENTO DE PRESIN - CONSUMO DE ENERGA DE LA BOMBA
ENTALPA -H
RESOLUCIN
PRESENTACIN
DETERMINACION DE LA ENTALPA A LA SALIDA DE LA BOMBA
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FORMULISMO
Inicial P1 Final P2
kPa kPa101.3 1273.462 H2,b = H1,b + v*(P2-P1)
Final P2 FORMULISMO Final H2,b
kPa kJ/kg
1273.462 H2,b = H1,b + v*(P2-P1) 222.3303
FORMULISMO
Final H2,bkJ/kg
222.3303 Wb = Mb*(H2,b-H1,b)
FORMULISMO Wb
kW
Wb = Mb*(H2,b-H1,b) 33.66
PRESIN -P
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CALOR DEL ESPACIO REFRIGERADO -Q
Qf
kW 35.17
COP
3.2
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FORMULISMO COEFICIENTE DE OPERACIN
COP
COP = Qf/Wcomp 3.2
FORMULISMO Wcomp
kW
COP = Qf/Wcomp 11.0
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T inicial [K]Caldera 325.95
Bomba 325.95Compresor refrigracin cuarto fro 245.8
RESULTADOSTEMPERA
1204.5144
0
500
1000
1500
1
Caldera P - V
1273.462
0
500
1000
1500
1
Bomba P - V
1135.5668
0
200
400
600
800
1000
1200
1
Compresor P - V
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T final [K] P inicial [kPa] P final [kPa] v inicial [m^3/kg]493.15 1273.462 1204.514 0.001013
325.95 101.3 1273.462 0.001013398.95 135.827 1135.567 0.85658459
TURA PRESIN VOLUMEN ES
0.1780412
0
500
1000
1500
0.001012932
0.1655433172
398
0
200
400
600
800
1000
1200
1
493.15
0
500
1000
1500
1
8/10/2019 Trabajo Colaborativo No 1 y 2 Gru TERMODINAMICA
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CALORv final [m^3/kg] Inicial Hi [kJ/kg] Final Hf [kJ/kg] kW
0.178041 222.3303 2864.28 73387.4912
0.001013 221.142385 222.33030.16554332 1408.5297 1725.9424
ECFICO ENTALPIA
325.95
1273.462
1 2
Bomba P - T
10
20
30
40
.95
1135.5668
2
Compresor P - T
10
2030
40
50
1204.5144
2
Caldera P -T
20
40
60
8/10/2019 Trabajo Colaborativo No 1 y 2 Gru TERMODINAMICA
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TRABAJO ENTROPIA kg/skW kJ/kg K Combustible 2.84
5.948852 Aire 4.25
33.66 011.0 0
PESO DE COMBUSTIBLE Y AIRE REQ
325.95
0.001012930
0
0
0
0
1 2
Bomba T - V
398.95
0.1655433170
0
00
0
0
1 2
Compresor T - V
493.15
0.1780410
0
0
0
1 2
Caldera T - V
8/10/2019 Trabajo Colaborativo No 1 y 2 Gru TERMODINAMICA
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ERIDOS