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UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
FACULTAD DE INGENIERÍA
Departamento de Ingeniería Mecánica
IJF/ijf.
INGENIERIA DE EJECUCIÓN EN MECANICA
PLAN 2002
GUIA DE LABORATORIO
ASIGNATURA
15062 TERMODINÁMICA
NIVEL 05
EXPERIENCIA E-94
“TÍTULO DE VAPOR”
HORARIO: MARTES: 9-10-11-12
MARTES: 13-14-15-16
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UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
FACULTAD DE INGENIERÍA
Departamento de Ingeniería Mecánica
IJF/ijf.
TÍTULO : TÍTULO DE VAPOR
1.
OBJETIVO GENERAL
Capacitar al alumno para que reconozca e identifique los diferentes
dispositivos que permiten determinar el título de vapor. Adicionalmente, a tra
de la utilización y aplicación de los principios termodinámicos el alumno
evaluará el título de vapor para un calorímetro de mezcla, de Ellison o de
sobrecalentamiento.
2.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
a)
El alumno será capaz de identificar las variables fundamentales que afectan
la medición de la calidad de vapor.
b)
Podrá verificar el comportamiento de tres tecnologías existentes en la
determinación de la calidad de vapor, esto es, para un calorímetro de mezcla,
de expansión y de sobrecalentamiento.
Evaluará los errores asociados a cada metodología utilizada en la
determinación del título de vapor.
c)
3.
ASPECTOS TEÓRICOS
De de vapor corresponde a la fracción en masa (o peso) de la mezcla total que
corresponde al vapor, su determinación puede ser realizada utilizando un
calorímetro de mezcla, de Ellison o de expansión y un sobrecalentador.
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3.1
CALORÍMETRO DE ELLISON.
El principio de funcionamiento de este calorímetro, que se muestra en la
figura 1, corresponde al de una expansión adiabática ocurrida, o que se registra,
cuando el vapor sale de la válvula hacia la cámara de expansión. En particular, el
vapor que se encuentra en una condición de mezcla húmeda y del cual se
desconoce la calidad, es susceptible de ser sobrecalentado por medio de una
expansión a presión atmosférica.
Figura 1.
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3.2
CALORÍMETRO DE MEZCLA.
El calorímetro de mezcla que es representado en la figura 2, permite contener en su
interior una determinada cantidad de agua en estado líquido, la cual al estar a
temperatura ambiente, actúa como medio condensante del vapor que es introducido
al calorímetro y sobre el cual se desea conocer su título. La medición de
propiedades tales como temperatura, masa y presión antes de la mezcla así como
una vez alcanzado el equilibrio entre el vapor y el agua, permiten a través de un
balance energético, determinar la calidad del vapor introducido.
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3.3 SISTEMA DE
CALENTAMIENTO)
EXPANSIÓN
CON
APORTE
DE
CALOR
(SOBRE
Como en el proceso de expansión descrito para el calorímetro de Ellison puede
darse el caso, que el vapor a estudiar no tenga suficiente energía para
sobrecalentarse a presión atmosférica, a veces es necesario incorporar calor a la
muestra extraída. Este sistema en si denominado de proceso de
sobrecalentamiento permite el título de vapor a través de un balance energético
midiendo previamente la presión, temperatura, energía disipada al vapor y flujo de
masa. El dispositivo empleado para estos efectos es mostrado en la figura 3.
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4.
EQUIPOS E INSTRUMENTOS A EMPLEAR.
Calderas y/o redes de vapor, calorímetros de mezcla y de estrangulación,
termómetros, balanzas, indicadores de presión y otros.
5.
DETERMINACIÓN A EFECTUAR.
5.1
Presiones.
5.2
Temperaturas.
5.3
Pesos y volúmenes.
5.4
Propiedades asociadas a estados termodinámicos.
6.
METODOLOGIA.
6.1
Obtención de condiciones estacionarias en el lugar desde donde se obtendrá
la muestra y registro de propiedades termodinámicas asociadas.
6.2
Utilización de calorímetros de mezcla y/o de estrangulación de acuerdo a sus
principios básicos de operación.
6.3
Aplicación de ecuaciones de conservación energética y de masa, a fín de
reportar adecuadamente valores de título o calidad del vapor.
7.
TEMAS DE INTERROGACION.
Conceptos energéticos y de conservación relacionados al vapor.
Principio de operación de los calorímetros.
Técnicas para la obtención de muestras representativas.
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8.
LO QUE SE PIDE EN EL INFORME.
8.1.
Presentación tabulada y gráfica de fenómenos termodinámicos y resultados
obtenidos.
8.2.
Análisis de sensibilidad sobre los resultados obtenidos.
8.3.
Descripción y análisis crítico del equipamiento y técnicas aplicadas.
9.-
BIBLIOGRAFÍA.
9.1
Water and Steam Digital, Principios y Aplicaciones; Malvino – Leach y otros;
ed, Mc-Graw-Hill in the power cycle (Purityn and quality, leak detection and
measurement), ASME PTC 19, 11.
9.2
"Termodinámica", Virgil M Faires, UTEHA.
9.3
"Energía mediante vapor, aire o gas", W.H. Severns, H.E.degler, J.C. Miles,
Editorial Reverté.
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