ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL

FACULTAD DE INGENIERÍA EN MECÁNICA Y CIENCIAS DE LA PRODUCCIÓN

REPORTE DE LABORATORIO

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FECHA:

ALUMNO CARLOS GEOVANNY LALAMA OCHOA GRUPO:

MATERIA TERMODINÁMICA I

LABORATORIO LABORATORIO DE TERMOFLUÍDOS Nº 1 PARALELO:

NOMBRE DE LA PRÁCTICA ANALISIS DE TRABAJO EN UN BANCO COMPRESOR 1

RESUMEN:En esta práctica consiste en tomar aire del medio ambiente para luego comprimirlo en un compresor, donde terminado este proceso el aire comprimido será llevado a un reservorio o también llamado a prueba de segunda etapa. Con las medidas de presión y temperatura tomadas durante la práctica y aplicando los fundamentos teóricos de termodinámica se calculan los trabajos ideales producidos sobre el aire en el proceso: isotérmico, isotrópicos y politrópicos. En la segunda etapa, el aire comprimido pasa al intercambiador, donde el aire cede el calor que lo ganó durante el primer proceso de compresión al agua suministrada, medida en un rotámetro; cumpliéndose el balance de energía en el intercambiador de calor. Posteriormente el aire es comprimido en un segundo proceso.

OBJETIVOS: Determinar el coeficiente politrópico

para el aire. Calcular el trabajo politrópico,

isotérmico, mecánico y determinar las eficiencias isotérmica y politrópico.

Aplicar la primera ley de la termodinámica a un intercambiador de calor para encontrar el flujo másico del agua medido en el rotámetro.

MARCO TEÓRICO:Así como las bombas y los ventiladores, los compresores son dispositivos que se utilizan para incrementar la presión de un fluido. A este tipo de dispositivos el trabajo se suministra desde una fuerza externa, como

por ejemplo un eje giratorio, por lo tanto los compresores necesitan entrada de trabajo a ellos.Recordar que a diferencia de las turbinas y las bombas, los compresores son capaces de comprimir gases a altas presiones.Para los compresores normalmente la transferencia de calor es insignificante (Q=0), ya que están completamente aisladas, así mismo el cambio de energía potencial (ep) y el cambio de energía cinética (ec) son insignificantes.Entonces obedeciendo la primera ley de termodinámica tenemos que:

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FECHA:

Como no hay Q, ec, ep y tampoco ahí un trabajo de salida, el balance de energía queda:

Ahora si lo dejamos en tasa de cambio quedaría:

Trabajo para la compresión politrópica:Recordando que el politrópico se define como un proceso reversible, que:

y

Para un gas ideal, esto es:

Durante una compresión politrópica a partir de temperaturas atmosféricas, este calor Q es normalmente negativo. Utilizando valores conocidos en la ecuación de flujo estacionario, obtenemos:

y la relación de presiones absolutas se conoce como RELACIÓN DE

COMPRESIÓN , entonces la expresión final para evaluar el trabajo politrópico será:

Trabajo para compresión isotérmica: para un gas ideal la temperatura se mantiene constante,

y

En un proceso isotérmico

y

O bien

Trabajo mecánico.- el trabajo mecánico lo determinamos de acuerdo con:

CALCULO DEL ÍNDICE POLITRÓPICOLa relación entre p, V y T está dada por:

O :

, entre 1 y 2

tenemos un proceso politrópico: por lo que:

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FECHA:

=

y

Esta expresión nos permite obtener el coeficiente politrópico del aire con la definición de dos puntos de estado conociendo sus presiones y temperaturas.

FLUJO MÁSICO DE AIRE

Donde es la presión diferencial a través de la placa orificio.

(BAR) Lectura manométrica en (mm H2O) Presión atmosférica (bar)

FLUJO MÁSICO DE AGUA

EFICIENCIASLa eficiencia isotérmica se define como:

La eficiencia politrópico se define como:

DESCRIPCIÓN DEL BANCO DE PRUEBA:En el Banco de Prueba se pudo distinguir dos compresores, es decir, un compresor de I ETAPA y un compresor de II ETAPA, cada compresor tenía diversos medidores, entre ellos puedo resaltar manómetros tipo U, medidores de presión en mm de H2O, también estaban equipados con dinamómetros y con medidores de revoluciones (tacómetros).En la II ETAPA también existía un intercambiador de calor y un tanque donde se almacena el aire que se iba comprimiendo. Las dos etapas antes mencionadas también contaban cada una con una fuente de voltaje para su funcionamiento.

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PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:El primer paso es encender el compresor y ajustar las revoluciones de ambas etapas a 600 revoluciones por minuto, al mismo tiempo se varío la presión hasta que se equiparen por completo, en la práctica también se hicieron algunos correctivos a las tablas de la guía del informe ya que existieron algunos datos que se quitaron y otros que se aumentaron. En la II ETAPA se descartaron la presión 3 y la diferencia de presión; pero se aumentaron las temperaturas 4, 5 y 6.

Después de esto se procedió a tomar los datos teniendo en cuenta que el valor que nos dé marcado en el dinamómetro hay que multiplicarlo por 50 para obtener el valor final que vamos a utilizar en los cálculos y también a las presiones 1 y 3 de la primera etapa hay que restarles 5 mm de H2O.

PRESENTACIÓN DE TABLAS DE DATOSSe adjuntan al final en anexos.

CÁLCULOS REPRESENTATIVOS:

ETAPA I

ETAPA II

ANÁLISIS DE RESULTADOSBajo los resultados obtenidos se observa que las eficiencias de la I etapa y la II etapa son distintas tanto para el proceso isotérmico y politrópico. Aunque el resultado de la potencia mecánica de los dos no difiera en mucho. Lo más probable que esto se deba a que son dos procesos distintitos, ya que el isotérmico es a una temperatura constante y el politrópico es un proceso de compresión de un gas.

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CONCLUSIONESSe pudo obtener por medio de cálculos y los conocimientos teóricos de la primera ley de termodinámica los trabajos isotérmicos, politrópico, mecánico, y el flujo másico que hubo en todo el proceso. Con esto se puede concluir que se hizo una practica exitosa

ANEXOS

I ETAPAP1

(mm H2O)

P2 (bar)

P3(mm H2O) ΔP T1 (°C) T2 (°C) T3 (°C)

23 1.5 16 103 28 132 32

I ETAPA II ETAPA

12.37275 11.822885

6.47*10^-4 5.19*10^-4

4.59*10^-3 1.17*10^-3

3.7*10^-3 9.89*10^-5

5.23*10^-5 4.39*10^-5

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II ETAPA

P1 (bar) P2(bar)

T1 (°C)

T2 (°C)

T3 (°C)

T4 (°C)

T5 (°C)

T6 (°C)

F (N)N

(rpm)

1.2 6 32 110 71 29 24 30 1075 600