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• Diego Javier

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BALANCE DE ENERGIA SISTEMA ABIERTO 1. OBJETIVOS: Esta práctica tiene como objetivo observar, analizar e interpretar los resultados del intercambio de energía de un sistema abierto; proceso de intercambio que dará lugar a variaciones que dependerán del tiempo. 2. FUNDAMENTO TEORICO: 2.1.

ECUACIÓN GENERAL DEL BALANCE DE ENERGIA: La ecuación general del balance de energía se expresa de la siguiente forma:

Acumulació n de energía dentro del

=

Transferenci a de energía a

-

Transferenc Energía ia de generada energía + dentro fuera de la del frontera sistema

-

Energía consumi da dentro del

través de la frontera del del Esta ecuación puede ser aplicada a un equipo individual o a toda una planta En la ecuación (6) se pueden introducir algunas simplificaciones: 1. 2. 3.

No hay acumulación de energía dentro del sistema No hay generación de energía dentro del sistema No se consume energía dentro del sistema

Si introducimos esas simplificaciones la ecuación (6) se reduce a: Transferencia de energía a través de la frontera del sistema

=

Transferencia de energía fuera de la frontera del sistema

2.2. ECUACIONES GENERALES DE BALANCE EN ESTADO NO ESTACIONARIO: BALANCE MÁSICO: d (Vρ) =−∆ ( ρvs ) + w dθ

(6)

d (Vρ) dθ

Vel. de acumulación de masa del sistema

−∆ ( ρvs )

Vel. neta de entrada de masa al sistema por

límites definidos. w

Entrada de masa al sistema por otros límites.

BALANCE DE ENERGIA

((

))

dE v2 =−∆ H + + gh m +Q−W + B+ R dθ 2 Donde: dE dθ

3. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL: 4. CALCULOS Y RESULTADOS: 4.1. DATOS REGISTRADOS t [seg]

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450

Pv [psi]

11,5 11,5 11,5 11 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10

TVAPOR [ºC]

93,27 93,27 93,27 92,22 89,56 89,56 89,56 89,56 89,56 89,56 89,56 89,56 89,56 89,56 89,56 89,56

TFRIA [ºC]

TCALIEN [ºC]

13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13

13,7 13,7 14,5 14,5 15,2 15,1 15,2 15,2 15,1 15,7 15,3 15,9 15,7 15,6 16 15,9

TCOND [ºC]

0 21,4 26,5 28,9 29,7 30,9 30,9 31,1 31,4 31,6 31,7 31,9 31,5 31,8 31,4 31,9

TSISTEM [ºC]

VCOND [ml]

13 13,3 13,4 13,6 14,2 15,1 15,1 15,7 15,5 15,9 15,3 15,3 15,4 15,3 15,4 15,6

0 23 21 16 19 18 19 17 17 19 18 17 18,5 17,5 17 18

480 510 540 570 600 630 660 690 720 750 780 810 840 870

10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10

89,56 89,56 89,56 89,56 89,56 89,56 89,56 89,56 89,56 89,56 89,56 89,56 89,56 89,56

13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13

16,1 15,9 16 15,4 17 15,9 15,8 16 15,9 15,9 15,9 16 15,8 16,1

31,7 32 32,1 31,8 32 31,9 31,8 31,9 32 32,1 31,9 31,4 31,8 32

a) Esquema o figura del sistema utilizado en la practica

b) Graficar, analizar e interpretar las siguientes relaciones  Ts vs. t

15,1 14,8 15,8 15,3 15,3 15,1 15,3 15,4 15,4 14,9 15 15,3 15,1 15,2

18,5 17,5 18,5 18,5 18 17 17 19 19 17 17,5 18 19 17

Tsist vs t 18 16 14 12 10 T [ºC]

8 6 4 2 0 0

100

200

300

400

500

600

700

800

900 1000

t [seg]



Tvap, Tcond vs t

Tvap, Tcond vs t 100 90 80 70 60 T [ªC]

T vapor

50

T cond

40 30 20 10 0 0

200

400 t [seg]

600

800

1000



Vcond vs t

Vcond vs t 25

20

15 Vcond [ml] 10

5

0 0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

t [seg]

c) Por ajuste de curva obtener las expresiones matemáticas correspondientes que pueda reflejar las diferentes variables en relación al tiempo.  Tsistema vs t t [seg]

TSISTEM [ºC] 0

13

30

13,3

60

13,4

90

13,6

120

14,2

150

15,1

180

15,1

210

15,7

240

15,5

270

15,9

300

15,3

330

15,3

360

15,4

390

15,3

420

15,4

450

15,6

480

15,1

510

14,8

540

15,8

570

15,3

600

15,3

630

15,1

660

15,3

690

15,4

720

15,4

750

14,9

780

15

810

15,3

840

15,1

870

15,2

Tsist vs t 18 16 14 12 10 T [ºC]

8 6 4 2 0 0

100

200

300

400

500

t [seg]

 Tvapor vs t

t [seg]

TVAPOR [ºC] 0

93,27

600

700

800

900 1000

30

93,27

60

93,27

90

92,22

120

89,56

150

89,56

180

89,56

210

89,56

240

89,56

270

89,56

300

89,56

330

89,56

360

89,56

390

89,56

420

89,56

450

89,56

480

89,56

510

89,56

540

89,56

570

89,56

600

89,56

630

89,56

660

89,56

690

89,56

720

89,56

750

89,56

780

89,56

810

89,56

840

89,56

870

89,56

Tvapor vs t 100 98 96 94

T [ºC]

92 90 88 86 84 0

100

200

300

400

500

600

700

800

900 1000

t [seg]

d) Graficar los resultados de temperaturas vs tiempo en papel milimetrado; luego ajustar gráficamente y esbozar una curva de comportamiento representativo.

e) En base a la mejor curva representativa, obtener una tabla de temperatura corregida vs tiempo.

Tsist.CORREGIDA VS t 18 16 14 12 10 Temperatura [ºK]

8 6 4 2 0 0

200

400

600

800

1000

tiempo [seg]

f) Calcular para intervalo de tiempo medido: qc vs / ti

qc vs tiempo 134 132 130 CALOR CEDIDO [KJ]

128 126 124 0

200

400

600

TIEMPO [seg]

qg vs tiempo

800 1000

qg vs tiempo 60 50 40 CALOR GANADO [kJ] 30 20 10 0 0

200

400

600

800

1000

TIEMPO [seg]

qd vs t

qd vs tiempo 140 120 100 80 CALOR DISCIPADO [KJ]

60 40 20 0 0

200

400

600

TIEMPO [seg]

5. ANALISIS DE RESULTADOS: 6. CONCLUSIONES: 7. BIBLIOGRAFIA:

800

1000