Trabajo Colaborativo Fase 2 Termodinamica

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TERMODINAMICA FASE 2

Grupo 201015_23

Participantes

Jorge Alberto Garay Codigo.1054549998 German Francisco Murcia Código 1070012716

Lizeth Lorena Ortega Código 1085272275

Presentado A Ana Ilva Cepeda (Tutora)

Universidad Nacional Abierta y A Distancia –UNAD Escuela De Ciencias Básicas, Tecnología e Ingeniería

CEAD: José Acevedo y Gómez Bogotá

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INTRODUCCION

La termodinámica es la rama de la física que estudia la energía, la transformación entre sus distintas manifestaciones, como el calor, y su capacidad para producir un trabajo, variaciones de la entalpia, flujos y estado de los mismo; si extrapolamos lo anterior a un ámbito laboral, observamos que por pequeño que sea un proceso, este puede llevar como mínimo algún principio termodinámico.

En esta continuación del trabajo colaborativo, encontraremos diversos planteamientos de la termodinámica aplicada en la industria de alimentos, partiendo de un proceso hipotético en el cual es necesario encontrar sus presiones, entalpias, fuerzas o trabajos, masas y estados que se presentan dentro de un sistema termodinámico compuesto por diversos equipos.

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Objetivo General:

Realizar la corrección correspondiente al diagramas de bloques del primer trabajo colaborativo, calcular teniendo en cuenta la base de datos del diagrama lo siguiente: trabajo generado por cada una de las bombas, temperatura de salida del precalentado, calor que ingresa al ciclo que corresponde al calor de la caldera, calor que sale del ciclo que corresponde al calor del condensador y por ultimo eficiencia térmica del siglo.

Objetivo especifico

Conocer cada uno de los temarios que hace parte de las leyes de la termodinámica, comprender paso a paso el desarrollo de los diferentes cálculos que nos sirven para identificar las temperaturas (calor) para todo el proceso de producción, analizar que todos los cálculos presentan una manera de solución diferente provocando una línea investigativa a nosotros como estudiantes.

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2. TABLA DE DATOS Corriente T °C P MPa X H kJ/kg M Kg/s Estado 1. Caldera-Turbina 600 10 1 3622.67 30 Gaseoso 2. Turbina-Condensador 60 0.02 251,18 0.00194 Gaseoso 3. Condensador-Bomba 40 9,98 0 2725.84 30 Liquido 4. Bomba- Pre calentador 40 9,98 0 2725.84 30 Liquido 5. Turbina- Pre calentador 300 10 0.95 2673.9 0.00194 Gaseoso– Liquido 6. Pre calentador- caldera 198 1.5 0.72 252,68 30 Gaseoso- Liquido

3. CÁLCULOS TERMODINÁMICOS PLANTA DE COGENERACIÓN EL PUNTO AZUL PÁLIDO.

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Con base en el Tabla de datos que el grupo diligenció para el anterior trabajo: Desarrollo

Nota: Los valores de entalpia, entropía y volumen específicos utilizados en el desarrollo de esta actividad fueron sacados de las tablas de vapor A-4, A-5,A-5 del libro Termodinámica de Yunes A. Cengel y Michael A. Boles, Septima Edición.

a. Trabajo generado por cada una de las bombas.

Trabajo realizado por la Bomba

Para hallar el trabajo realizado por la bomba utilizaremos la siguiente formula:

) ( ) ( * ₁ ₂ ₁ ₂ ₁ , m v P P m h h Wbombaentrada        ,

Como las presiones las tenemos a la mano trabajaremos con ellas. 1 P

es la presión de entrada a la

bomba, 2 P

es la presión de salida de la bomba y 1 v

es el volumen especifico a la entrada de la

bomba, sacada de la tabla de vapor.

kg m v 0.001017 3/ 1  Reemplazando ) 20 1500 ( 001017 . 0 * 30 ,    entrada bomba W kW Wbomba,entrada45 

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Trabajo realizado por la Turbina

Para hallar el trabajo realizado por la turbina utilizaremos la siguiente formula: ) ( 3 4 , m h h Wturbinasalida     Donde 3 h

es la entalpia a la entrada de la turbina y 4 h

es la entalpia a la salida.

(Nota: La cantidad de vapor que se retira cuando se encuentra a 300 ºC es de 7kg/h. esto

equivale: s kg s h h kg m 1.9*10 / 3600 1 * 7 3   

Esta cantidad de vapor es tan pequeña que para efectos prácticos será despreciada.)

Hallaremos 3 h

en base a las tablas de vapor, para una presión de 10 Mpa y una temperatura de 600ºC. kg kJ h₃ 3625.8 / Para hallar 4 h

, aprovechamos que la entropía a la entrada es igual a la de salida en la turbina. Así: K kg kJ s s₄  ₃ 6.9 / ..

(Sacado de la tabla de vapor)

También sabemos que:

86 . 0 08 . 7 83 . 0 9 . 6 4 4      fg f s s s x

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Luego kg kJ h h x h h _f _fg / 8 . 2278 ) 7 . 2357 ( 86 . 0 18 . 251 4 4 4     

Con las entalpias hallamos el trabajo:

) 8 . 2278 8 . 3625 ( 30 ,    salida turbina W kW Wturbina,salida40410 

b. Temperatura de salida en el pre-calentador.

Para hallar esta temperatura utilizamos la tabla de vapores de forma invera:

Para una presión de 1.5 Mpa tenemos una temperatura de salida del precalentador de 190ºC. c. Calor que ingresa al ciclo y que corresponde al calor de la caldera.

El calor de entrada, lo calculamos por la siguiente formula:

) (h3 h2 m QEntrada     donde 3 h

es la entalpia a la salida de la caldera y 2 h a la entrada, 2 h lo calculamos de la formula ) ( ₂ ₁ , m h h Wbombaentrada    

(Este trabajo fue hallado en el primer punto) Luego 68 . 252 2  h

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Y la entalpia 3 también fue hallada arriba… kg kJ h₃ 3625.8 / Luego ) 68 . 252 8 . 3625 ( 30 ) ( ₃ ₂        Entrada Entrada Q h h m Q MW Q _Entrada101.2

d. Calor que sale del ciclo y que corresponde al calor del condensador.

El calor de salida lo calculamos con la siguiente formula:

) (h4 h1 m QSalida     Donde 1 h

es la entalpia a la salida del condensador, y lo sacamos de la tabla con presión 20 Kpa y valores de líquido saturado.

kg kJ h

h₁  _f 251.18 /

La entalpia 4 ya fue previamente hallada, Entonces:

) 18 . 251 8 . 2278 ( 30 ) ( 4 1        Salida Salida Q h h m Q

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MW QSalida 60.8



e. Eficiencia térmica del ciclo.

La eficiencia Esta dada por

2 3 1 2 4 3 , , ) ( ) ( h h h h h h q w w q w ter Entrada entrada bomba salida turbina Entrada neto ter           39 . 0  ter  O 39% Conclusiones

 Diseñamos un diagrama de bloques calculando por medio de su tabla de datos su calor y temperatura para cada uno de los equipos utilizados mediante el proceso de producción.  Comprendimos y estudiamos a la perfección las leyes de la termodinámica

comprendiendo su gran importancia en los procesos que a diario se realizan en una planta de alimentos.

 Aprendimos a diseñar un diagrama de bloques con ayuda de la descripción de la planta cogeneración el punto azul pálido dado en la guía de actividades.

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Bibliografía

 Física universitaria (S.F) Termodinámica, consultada el 18 de abril del 2016 tomada de: http://www.ibero.mx/campus/publicaciones/fisica/pdf/15termodinamica.pdf

 Hernán puentes (S.F) Calcular el calor, consultada el 20 de abril del 2016 tomada de: https://www.youtube.com/watch?v=IYB8G8PFiGg

 Andrea Fernanda Osorio (2011) potencia de obtención de energías, consultada el 18 de abril del 2016 tomada de:

http://www.conalpe.gov.co/oficial/images/stories/archivos/andres_osorio.pdf

 Jorge Rodríguez (S.F) introducción de la termodinámica, consultada el 26 de abril del 2016 tomada de:

http://www.cie.unam.mx/~ojs/pub/Curso%20Mabe%20Termo/Introducci %C3%B3n%20a%20la%20Termodinamica.pdf