Mejores prácticas no.20

Número 20

Septiembre 2023

MEJORES

Ingeniería de Manufactura PRÁCTICAS

TÍTULO DEL VAPOR

El título de vapor sirve para medir el porcentaje en masa de vapor en líquido-vapor y suele denotarse con la letra X , expresa los kilogramos de vapor saturado seco que hay en un kilogramo de vapor saturado húmedo. Según esta definición, en un kilogramo de vapor saturado húmedo existirán “ x ” kilogramos de vapor seco y 1-x kilogramos de líquido saturado. Por lo tanto, un vapor seco tendrá un título 1 y un líquido saturado tendrá un título de 0.

TÍTULO DEL VAPOR

TIPOS DE CALORíMETROS

El valor de “ x ” varia desde cero (líquido saturado) hasta 1 (vapor saturado). Para valores del título cercanos a 1 se tiene una masa de líquido pequeña en forma de gotitas en suspensión.

Para valores inferiores, el líquido se deposita sobre el fondo del recipiente por efecto de la gravedad.

Es muy normal que, en una mezcla de líquido y vapor saturados, la masa de cada fase suela desconocerse, en cuyo caso, pueden relacionarse los volúmenes y el titulo se definiría como una relación existente entre el aumento de volumen durante la vaporización y el aumento de volumen que correspondería al vapor seco a la misma presión.

Donde: V x = es el volumen especifico de la mezcla V L = es el volumen especifico del líquido saturado V i = es el volumen especifico del vapor saturado

Tipos de calorímetros.

Calorímetro de separación. Se basan en separar la humedad del vapor húmedo que entra al aparato. En este caso es necesario medir el peso de la humedad recogida en forma de agua y el peso del vapor seco que sale del calorímetro. Los calorímetros del tipo de separación se utilizan para determinar el título de vapores y de los de baja presión.

La expresión del título en forma de fracción decimal es:

En donde: M ds = peso del vapor seco que pasa por el calorímetro, kg o lb m m = peso de la humedad separada de M ds de kg o lb de vapor seco, en kg o lb X = calidad del vapor

FOR-IM-024

REVISION DEL FORMATO: C

FECHA DE EFECTIVIDAD DEL FORMATO:10/03/2022

Calorímetro de estrangulamiento o recalentamiento (Ellison) . Se fundan en que, si el vapor se estrangula y a continuación se expansiona sin realizar trabajo o sin pérdida de calor, la energía total del vapor permanece invariable. Las perdidas por radiación deben reducirse al mínimo y para ello, el calorímetro y el conducto de la unión a la tubería de vapor han de estar completamente aislados térmicamente. El vapor entra por la tobera de toma de muestras y se expansiona al pasar por un orificio, entra en la cámara de vapor, escapándose finalmente por la parte alta. El exceso de humedad momentáneo se separa y re-evapora dentro de la cámara de vapor, y el efecto viene indicado en proporción directa por el termómetro de recalentamiento situado en la trayectoria del vapor. Para saber la presión inicial del vapor es preciso servirse de un manómetro.

La expresión del título del vapor puede establecerse como la entalpia total del vapor saturado húmedo antes de la expansión ( h f + Xh fg ) es igual a la entalpia total de h del vapor sobrecalentado después de la expansión.

Donde:

X = calidad del vapor, expresada en fracción decimal. h = entalpia total del vapor recalentado a la presión absoluta del calorímetro, en kcal/kg o BTU/lb h f = entalpia del líquido a la presión inicial, en kcal/kg o BTU/lb h fg = entalpia de vaporización del vapor saturado seco a la presión absoluta inicial, en kcal/kg o BTU/lb

Si tenemos una caldera que trabaja a 6.5 kg/cm² manométricos

Entonces:

Masa calorímetro ............................................ : 11.682 kg Masa calorímetro + agua................................. : 22.370 kg Masa calorímetro + agua + vapor de agua...... : 23.218 kg Masa de agua ( m H2O ) ...................................... : 10.688 kg Masa de vapor ( m v ) ........................................ : 0.848 kg Masa final ( m f )................................................ : 11.536 kg

Entalpia del agua a temperatura de 15°C (ambiente): ( U H2O ) 15.04 kcal/kg Entalpia final de agua: ( U f ) 61 kcal/kg

Para calcular h tenemos:

h f = 165.6 kcal/kg h fg = 493.9 kcal/kg

calculando X

Esto significa que la titulacion o calidad del vapor será 96.11% vapor seco y 3.89% será humedad.

FOR-IM-024

REVISION DEL FORMATO: C

FECHA DE EFECTIVIDAD DEL FORMATO:10/03/2022