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• Juan David Espitia Fernandez

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UNIDAD 1 DESARROLLAR Y PRESENTAR PRIMERA FASE SITUACCION PROBLEMA

PRESENTADO AL TUTOR (A): ANA ILVA CEPERA

ENTREGADO POR: WILDER JORGE GONZALES

ASIGNATURA: TERMODINAMICA

Código: 1038132127

Grupo: 201015A 614

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA PROGRAMA INGENIERIA 18/ OCTUBRE/ 2019 SANTA MARTA

Actividades colaborativas:

Esta parte del trabajo colaborativo corresponde a la primera fase de la situación problema del curso, el proyecto está orientado a la construcción y cálculo de un ciclo termodinámico, para esta primera fase solo se desarrollará una exploración de los componentes de un ciclo y sus propiedades termodinámicas básicas. A continuación, se presenta la situación problema que se trabajará. Situación industrial: Una caldera produce vapor recalentado o de alta a un flujo de 20kg/s, este vapor se emplea para algunos procesos propios de la planta. La caldera es alimentada con agua que proviene de una cámara de mezclado.

Parte del vapor de alta que sale de la caldera va a una turbina a 6.5MPa y 520°C, la otra parte, se dirige a una válvula de expansión donde se estrangula hasta 480kPa y luego se dirige a un calentador. En la turbina, el vapor disminuye su presión considerablemente, cuando llega a una presión de 480 kPa, una parte del vapor se retira y se conduce hacia el calentador. La turbina sigue funcionando con el resto del vapor, cuando se alcanza una presión de 5kPa, esta fracción de vapor se retira y se conduce hacia un condensador que opera a presión constante. En el condensador, el vapor pasa a fase líquida y luego ingresa a una bomba que se encarga de impulsarlo hasta la cámara de mezclado a una presión de 6.5 MPa.

El calentador tiene una única salida de líquido saturado a 500kPa, al salir, el líquido es conducido a una segunda bomba que lo lleva hasta 6.5MPa y lo impulsa hacia la cámara de mezclado.

1. Cada grupo deberá elaborar de forma colaborativa un diagrama de bloques en Excel representando la totalidad de equipos involucrados en la situación industrial que se menciona más adelante, el

diagrama debe incluir todas las corrientes de entrada y salida de cada equipo, de tal forma que todos los equipos se encuentren conectados por líneas de flujo. Cada equipo debe ser representado por un bloque rectangular, cada corriente se representa con una flecha delgada y numerada. (Ver Ejemplo Diagrama de bloques en Conferencia). 2. Cada grupo deberá calcular el trabajo en cada una de las bombas. 3. Cada grupo deberá leer en tablas o calcular los valores de entalpías para cada una de las corrientes.

Trabajo en la bomba (1) En la primera bomba (1) entra agua liq saturada a la presión de 5kpa, según la tabla A-4 Vf = 0,001289 𝑚3 kg a 5 kpa −𝑤𝑏1 = 𝑣𝑓 ( 𝑝2 − 𝑝1 ) = (0,001289 𝑤𝑏1 = 8,372

𝑚3 ) (6500𝑘𝑝2 − 5𝑘𝑝𝑎) 𝑘𝑔

𝑘𝑗 𝑘𝑔

Teniendo en cuenta que: 1𝑅𝑝𝑎. 𝑚3 = 1𝑘𝑗 Trabajo en la bomba 2 Según la tabla A-4 para liquido saturado tenemos 𝑚3

𝑣𝑓 = 0,001093 𝑘𝑔 @ 500kpa −𝑤𝑏2 = (0,001093𝑚3 / kg) ( 6500𝑘𝑝𝑎 − 500𝑘𝑝𝑎) −𝑤𝑏2 = 6,558

𝑘𝑗 𝑘𝑔

Entalpias para cada corriente

Para la corriente (1) Tenemos vapor sobrecalentado. ℎ1= h @ 6,5 MPa y 520° c ℎ1 = 3455,2 Kj según la tabla A – 6 para agua sobrecartada Para la corriente (2) ℎ2 = h @ 480 KPa y 520° c ℎ2 = 3586,4 Kj/Kg según la tabla A – 6 para agua sobrecalentada Para la corriente (3) 𝐻3 = ℎ𝑓 500 𝐾𝑃𝑎 del líquido saturado 𝑘𝐽

𝐻3 = 𝐻𝑓 = 640,23 𝑘𝑔 Según la tabla A -4 Para agua saturada Para corriente (4) 𝐻4 = ℎ3 + 𝑊𝑏2 𝑘𝐽

𝑘𝐽

𝐻4 = 640,23 𝑗𝑔 + 6,558 𝑘𝑔

𝐻4 = 646,788

𝑘𝐽 𝑘𝑔

Para la corriente (5) 𝐻5 = 𝐻𝑓 @5𝐾𝑃𝑎 del líquido saturado 𝑘𝑗

𝐻5 = 𝐻𝑓 = 130,65 𝑘𝑔 Según la tabla A-4 para agua saturada Para corriente (6) 𝐻6 = 𝐻5 + 𝑊𝑏1 𝐻6 = 130,65

𝑘𝐽 𝑘𝐽 + 8,372 𝑘𝑔 𝑘𝑔

𝐻6 = 139,022

𝑘𝐽 𝑘𝑔