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3ªDiplomatura en Máquinas Navales-Ingeniería técnica Naval

Proceso de estrangulamientoEs un proceso reversible en el cual el fluido se expande sin producirse trabajo ni cambios en su energía potencial y cinética produciéndose el proceso a entalpía constante (obedece a la ecuación denominada expansión de Joule-Thomsonh1=h 2). Éste proceso se realiza mediante válvulas que estrangulan el fluido, produciendo que este adquiera una velocidad alta.

El efecto de Joule-ThomsonLas investigaciones de Joule y Kelvin demostraron que al producirse una estrangulación, la temperatura de un gas disminuye, lo cual viene dado por el coeficiente de Joule-Thomson

μ=( ∂T∂ P )H

A presiones bajas, μ>0, lo que produce que la temperatura disminuya tras el estrangulamiento,a medida que va aumentando la temperatura, μ va tomando valores próximos a cero, hasta llegar a él,donde la temperatura permanecerá constante tras elestrangulamiento, hasta llegar ya a presiones mas elevadas donde éste coeficiente μ tomará valores negativos y produciendo un aumento de la temperatura tras el paso por el estrangulamiento.

Representando este coeficiente la pendiente de las líneas de entalpía constante en un diagrama T-P:

Las líneas que pasan por puntos de pendiente nula (μ=0) reciben el nombre de líneas de inversión.

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La temperatura en los puntos donde la línea de entalpía constante corta con líneas de inversión es la temperatura de inversión, en donde el coeficiente μ toma el valor de cero. Por debajo de esta temperatura en el gas al paso por la estrangulación se enfriará, mientras que por encima de esta se producirá un calentamiento.

La temperatura máxima de inversión se encuentra en la intersección de P=0 y la parte superior de la línea de inversión y para que la temperatura pueda disminuir durante un estrangulamiento, es necesario que el fluido se encuentre por debajo de la temperatura máxima de inversión.

dH=CpdT +[V−T ( ∂V∂T )P]dP→− 1

CP [V−T ( ∂V∂T )P]=( ∂T∂ P )

H

=¿ μ

dH=0

Válvulas de estrangulamientoRestringen el flujo, reduciendo la presión del fluido sin realizar trabajo y con una baja transferencia de calor. Hay cuatro tipos:

Globo con jaula Bola Disco excéntrico Mariposa

Casos

Vapor recalentado

En este caso disminuye la presión así como la temperatura, y aumentan la entalpía y el volumen.

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Pasa de un vapor de alta presión y bajo grado de recalentamiento a un vapor de baja presión y alto grado de recalentamiento.

Vapor húmedoDisminuye el grado de humedad así como la presión y aumentar volumen y la entropía manteniéndose la entalpía constante.