Act11_Proyecto Final_Grupo_201015_141.docx

(1)

TERMODINÁMICA

ACT 10_TRABAJO COLABORATIVO_2

ACTIVIDAD GRUPAL

PRESENTADO POR:

LUIS ALBERTO PÉREZ CHAUX, Có!"#:

LUIS ALBERTO PÉREZ CHAUX, Có!"#: 12$12%$1&'

12$12%$1&'

ING$ DIRECTOR ( TUTOR

CAROLINA LE)N VIRGUEZ

RUBÉN DAR*O MUNERA TANGARI+E

CURSO20101'A_22-GRUPO20101'_1-1

GRUPO20101'_1-1

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA . A DISTANCIA ( UNAD (

+ACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOL)GICA E INGENIER*A

PROGRAMA DE INGENIER*A INDUSTRIAL

NOVIEMBRE 201'

(2)

OBJETIVOS

Desarrollar 3 ejercicios prácticos referente a la Termodinámica, siguiendo la secuencia.

Utilizar el Editor de Ecuaciones de Word.

TABLA ! Asignaci"n de datos para cada ejercicio de la fase grupal de acuerdo al #ltimo digito de n#mero de grupo.

Temperatura en! $rados %elsius o cent&grados, $rados 'a(ren(eit, $rados )an*ine.

%apacidad calor&fica. %am+io de entrop&a.

Tra+ajos en rocesos -sotrmicos. /allar las Entalp&as de los compuestos.

Lectura de entalp&as en ta+las termodinámicas. /allar la reacci"n de com+usti"n e0otrmica.

+/ 2

1%ola+orati2a!

ara el desarrollo de esta fase cada grupo de+erá desarrollar de forma cola+orati2a los siguientes cálculos en Word teniendo en cuenta el diagrama ela+orado en el Tra+ajo %ola+orati2o .

C3453# 678#!98!4#:

1$

Determine la temperatura de la mezcla de las corrientes de agua fresca 4

condensada al interior del desaireador, suponga 5ue los cam+ios en las energ&as cintica 4 potencial, as& como las prdidas de calor son insignificantes. Asuma un porcentaje de

&'

de agua fresca en la mezcla.

(3)

TABLA 2:

Asignaci"n de datos para cada cálculo de la fase cola+orati2a de acuerdo al #ltimo digito de n#mero de grupo.

R6/$

D/6#:

BALANCE DE MASA

m_entra

−

m_sale

=

∆ m_sistema

m_entra

−

m_sale≅m₁

+

m₂

=

m₃

BALANCE DE ENERG*A

E_entra

−

E_sale

=

∆ E_sistema→

(

estable

)

=

0

E_entra

−

E_sale

(4)

m₁T ₁

+

m₂T ₂

=

(

m₁

+

m₂

)

T ₃ T ₃

=

m1T 1

+

m2T 2 m1

+

m2 T ₃

=

m1T 1

+

m2T 2 m3

T98# ;5:

m₁

=

masadelCondesado

=

48,3 Kgr T ₁

=

temperaturade Condesados

=

32℃

m₂

=

masa deagua fresca

=

26 Kgr

T ₂

=

temperatura deaguafresca

=

12℃

m₃

=

masa totalde lamezcla

=

74,3

A(ora calculamos la masa total de la mezcla de agua fresca 4 condensada.

26k →35

m₃→100

(5)

m₃

=

26 Kgr

∗

100

35

m3

=

74,3 Kgr

A(ora calculamos las masa de las mezcla del condensados del

<'$

74,3k →100 m1→65 m₁

=

74,3 Kgr

∗

100 35 m₁

=

48,3 Kgr 6a tenemos 5ue! m₂

=

26 Kgr

Ecuaci"n para calcular la temperatura final en este caso

T

&

T ₃

=

m1T 1

+

m2T 2 m3

(6)

A(ora reemplazamos las 2aria+les! T ₃

=

48,3 Kgr

∗

32℃

+

26 Kgr

∗

12℃ 74,3 Kgr T 3

=

1545,6℃

+

312℃ 74,3 T ₃

=

1857,6℃ 74,3

=

25℃

Tenemos la Temperatura 'inal de la 7ezcla!

T ₃

=

25℃

Buscamos la entalpia para esta temperatura en las ta+las de la página

=10

del li+ro de %engel.

h_f

=

104.83 kJ

kgr

2$

Determine la cantidad de calor re5uerido en la caldera para la e2aporaci"n del agua de alimentaci"n 1mezcla pro2eniente del desaireador. Tenga en cuenta la eficiencia

=1 

.

R6/$

D/6#:

(7)

Convertimos Kilogramos a gramos74,3 K gr

∗

1000gr

1 K

=

74.300gr

T

0 ; <= °% ; 1<= > <83.= ;

2=?$1'

°:

T

@ ; ?3 °% 1Temperatura de E+ullici"n a resi"n de la %iudad de Bogotá

1?3 > <83.= ;

&<<$1'

°: ɳ @!4!94!/ ; ? @



/#7 ; =9 :cal:gr



 ; %alor Censi+le

C

 ; . %al  gr : 1%apacidad %alor&fica ara el Agua.

L

 ; =9 %al  gr 1%alor latente de la 2aporizaci"n del Agua Q1

=

m Lv Q_s

=

mCp

(

T _f

−

T 0

)

Q_s

=

74.300 gr

∗

1.0 Cal gr°k

(

366.15° K

−

298.15° K

)

Q_s

=

74.300 gr

∗

1.0 Cal gr°k

(

68° k

)

Q_s

=

5.052 .400Cal Q₁

=

m L_v Q₁

=

74.300 gr

∗

540Cal gr Q₁

=

40.122.000Cal

(8)

Q_s

+

Q₁

=

5.052 .400Cal

+

40.122.000Cal

Q_s

+

Q1

=

45.174 .400Cal

Q_Total

=

45.174 .400Cal

&$

%on +ase en el resultado del punto anterior calcule la cantidad de com+usti+le gas"leo re5uerido en la caldera, adicionalmente calcule la cantidad de di"0ido de %ar+ono generado asumiendo com+usti"n completa.

R6/$

D/6#:

 >

9=.89.9 %al 1%alculo del unto Anterior

ɳ @!4!94!/

> F

C

12

H

2&

>

%om+usti+le 1$as"leo

O

2 ; 0&geno

CO

2 ; Di"0ido de %ar+ono

H

2

O

; Fapor de Agua

Famos a calcular la cantidad de com+usti+le gas"leo re5uerido en la caldera por (ora.

Tenemos 5ue QTotal

=

45.174 .400Cal

%on2ertimos %alor&as 1Trmicas en :ilo Goule!

45.174 .400 Cal

∗

0.0041868 KJ

(9)

Famos a realizar las con2ersiones de 7G:gr a :G:gr, para (allar el poder calor&fico del gas"leo.

1 egaJoule→1000 KJ 48 J Kgr

∗

1000 KJ 1 J

=

48.000 KJ Kgr

A(ora 2amos a calcular la cantidad de com+usti+le $as"leo, para esto se di2ide el



T#6/3 entre el poder calor&fico del gas"leo.

Cantidad deC ₁₂ ! ₂₃

=

189.136 K J

48.000 KJ

Kgr

=

3,94 Kgr

Ca+emos 5ue

1

gal"n de gas"leo pesa

&,2

:gr

3,94 Kgr

∗

1gal"nC 12 ! 23 3,2 Kgr

=

1,2galones de gas"leo

ECUACI)N ESTEUIOMETRICA

C ₁₂ ! ₂₃

+

#₂→C #₂

+

! ₂# E$uilibramos elCarbono 4C ₁₂ ! ₂₃

+

#₂→48C #₂

+

! ₂#

(10)

E$uilibramosel !idrogeno 4C ₁₂ ! ₂₃

+

#₂→48C #₂

+

46 ! ₂# E$uilibramosel#%&geno 4C ₁₂ ! ₂₃

+

71#₂→48C #₂

+

46 ! ₂# Ecuaci"n'alanceada 4C 12 ! 23

+

71#2→48C #2

+

46 ! 2#

S 6#8/9 3/ E96/3/  3# C#856#  5 746!/ T/3/:

∆ ! °_f

(

C ₁₂ ! ₂₃

)

=

48 J Kgr ∆ ! °_f

(

C #₂

)

≅

−

394 KJ mol ∆ ! °_f

(

! ₂#

)

≅

−

286 KJ mol

)ecordemos 5ue para el

O

2

,

se encuentra en su estado li+re es decir 5ue se

encuentra como un gas li+re en su estado natural, entonces es ;

0

. ∆ ! °_f #₂

=

0

Famos a realizar las con2ersiones de 7G:gr 4 :Gmol a :G:gr

(11)

48 J Kgr

∗

1000 KJ 1 J

=

48.000 KJ Kgr

A(ora 2amos a realizar la con2ersi"n de 9H. :G  :gr para dejar la entalp&a del %</<3 en :G  mol. 48.000 KJ Kgr

∗

1 Kgr 1000gr

∗

167,31gr 1mol deC ₁₂ ! ₂₃

=

8.031 KJ mol

Entonces las entalpias son! C ₁₂ ! ₂₃

=

8.031 KJ mol C#₂

=−

394 KJ mol ! ₂#

=−

286 KJ mol ∆ ! °_(eacci"n

=

∆ ! °_{f productos}

−

∆ ! °_{f reactivos}

∆ ! °_(eacci"n

=

48

∗

(

−

394

)

+

46

∗

(

−

286

)

−(

4

)∗

(

8.031

)

+

71

∗(

0

)

∆ ! °_(eacci"n

=

(

−

18.912

)

+

(

−

13.156

)

−

(

32.124

)

+(

0

)

∆ ! °_(eacci"n

=−

18.912

−

13.156

−

32.124

∆ ! °_(eacci"n

=−

64.192 KJ

mol

(

C 12 ! 23

)

La energ&a contenida en los reacti2os

>

energ&a contenida en los productos



calor li+erado en la com+usti"n.

(12)

A(ora se calcula la cantidad de $as"leo 1Disel 5ue se (a+rá de 5uemar para producir

1?=$1&< J

. 1Este cálculo es del punto anterior.

)ecuerde 5ue toda reacci"n de com+usti"n es e0otrmica 4 por tanto su calor será positi2o o su

96/3!/ 9"/6!/

, este calor es más com#n e0presarlo como

capacidad calor&fica de un com+usti+le.

n

(

C ₁₂ ! ₂₃

)

=

189.136 KJ

∗

1molC 12 ! 23 64.192 KJ

mol

=

2,95≅3mol

Ce e5uili+ra la ecuaci"n con las moles de

C

12

H

2& o+tenidas.

12C ₁₂ ! ₂₃

+

213#₂→144C #₂

+

138 ! ₂#

Ce necesitan

12

moles de

C

12

H

2&

Ce generan

1--

moles de

CO

2

A(ora con2ertimos

1--

moles de

CO

2 a *ilogramos.

144molC#2

∗

167,31gr

1molC#2

=

24.093gr

A(ora

2-$0=& "7

los con2ertimos a :ilogramos di2idindolos por

1000$

)esultado ;

2- "7

de

CO

2

A(ora calculamos la eficiencia!

Ƞ

=

Calor deCombusti"n (eal

(13)

Ƞ

=

48

144

∗

100

Ƞ

=

33,3

Encontramos solamente el

&&,& 

de la eficiencia en la reacci"n del com+usti+le $as"leo 5ue genera la caldera.

Esta entalp&a es negati2a cuando se trata de una

7/44!ó9 K#678!4/

, 5ue desprende calor, mientras 5ue es positi2a cuando es endotrmica.

(14)

Estos ejercicios de Termodinámica son de muc(a importancia para nosotros como estudiante de -ngenier&a -ndustrial 4a 5ue desarrollamos conocimientos 4

(a+ilidades so+re cada uno de los sistemas encontrados en nuestro entorno.

%omprendimos 5ue la temperatura no es energ&a sino una medida de esta 4 5ue es la sensaci"n de la diferencia de calor de los diferentes cuerpos.

El calor es lo 5ue (ace 5ue la temperatura aumente o disminu4a as& m ismo comprendimos 5ue el calor es una transferencia ente dos cuerpos 5ue se puede asociar al mo2imiento de los átomos

%omprendimos 5ue la termodinámica se utiliza d&a a d&a en nuestras 2idas por eso es mu4 importante, la importancia de estos procesos termodinámicos en nuestro entorno 4 como estos afectan el medio en 5ue 2i2imos 4 de all& presentar

alternati2as de mejoramiento en la conser2aci"n del am+iente.

(15)

(ttp!datateca.unad.edu.cocontenidos<=<=%uadernoTa+lasI<I Je+KK.pdf

(ttp!personales.unican.esrenedocTrasparencias@<WEBTrasp@<Termo@<4 @<7'@<$)ADCTa+las@<Termo.pdf

Tomado de! engel, 6. A., M Boles, 7. A. 1<3. Termodinámica 1p. <93. 70ico! 7c$raJI/ill.

(ttp!datateca.unad.edu.cocontenidos<=<=KTermodinamicaK7oduloK< 3.pdf

(ttps!JJJ.unitjuggler.comenerg4Icon2ertirI7GIaI*G.(tml

Ta+la  ropiedades de %om+usti+les 1%om+usti"n en Aire de la página = del %uaderno de Ta+las Termodinámicas 5ue se encuentra colgado en la secci"n de contenidos del curso, en la página principal.