Tablas de Vapor Sobrecalentado

8/16/2019 Tablas de Vapor Sobrecalentado

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PROPIEDADES TERMODINÁMICAS DEL AGUA

MANEJO DE TABLAS DE

VAPOR SOBRECALENTADO

ELABORÓ PROFESOR EFRÉN GIRALDO TORO.

MSc

.

REVISÓ: PROFESOR CARLOS A. ACEVEDO PhD.



CONTENIDO

Conceptos básicos Diagrama T curva

Tablas de vapor sobrecalentado Ejercicios de aplicación

15/03/2016 ELABORÓ MSc. EFRÉNGIRALDO 2



Un vapor sobrecalentado es una

substancia calentada por encima de sutemperatura de saturación para unapresión dada.

CONCEPTOS BÁSICOS




El vapor de agua sobrecalentado tiene diversos

nombres:

Vapor sobrecargado

Vapor anhidro

Gas de vapor Vapor seco

Vapor de agua

Vapor Es un gas 100 %, sin agua líquida




Propiedades y usos del vapor sobrecalentado

Como el vapor sobrecalentado tiene

aproximadamente el mismo coeficiente de

transferencia de calor que el aire es un malconductor y aislante del calor.

Por lo tanto directamente casi no se emplea comomedio de transferir calor.




Su aplicación más importante es en las centrales

térmicas y geotérmicas, donde debido a la alta energía

cinética de sus partículas, produce el movimiento de

los álabes de las turbinas para la generación deenergía.

Allí es de vital importancia su sequedad, porque de otramanera las gotas de agua presente destruirían los

álabes.

USOS DEL VAPOR SOBRECALENTADO15/03/2016 6

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También se emplea en otros procesos industriales

como:

Secado industrial Decapado

Limpieza

Nanotecnología Fue muy empleado en las máquinas de vapor

industrial y en las locomotoras y barcos




De hecho la importancia del vapor en la humanidad

ha sido tal, que fue el que cambió completamente lahistoria humana en la revolución industrial.




El agua líquida se convierte a líquido saturado en

una caldera a 100 °C y 1 atm de presión.

Luego ese vapor pasa afuera de la caldera a unasección de recalentamiento compuesta por una

bobina de calefacción u otro dispositivo que eleva la

temperatura a mucho más de 100 °C.




En la Figura 1 se cumple:

Si el valor de una propiedad cualquiera es

mayor que el valor de la propiedad en elestado saturado o de mezcla, necesariamente

se está en un estado de vapor sobrecalentado.




11

f g

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T

Mezcla

>

Figura 1. En el diagrama T y en la curva T la temperatura de

sobrecalentamiento y las demás propiedades del vapor sobrecalentado son

mayores que las propiedades promedio y las propiedades en el punto g.

ℎ

>

:

1115/03/2016



De lo anterior se deduce que siempre un vapor

sobrecalentado tendrá un > y

lo mismo para todas las otras propiedades.

Así, si el valor de > , u > , ℎ > ℎ, se

cumple que ,,ℎ, son propiedades de vapor

sobrecalentado.

Este dato es de gran ayuda para determinar si una T y

una P dadas son de sobrecalentamiento o no.




Tablas de vapor sobrecalentado.

Nota: inicialmente se comparan las propiedades dadas

con las saturadas para poder determinar si el estado es

sobrecalentado o no.

Otra pista para ubicar las tablas correspondientes: en la

región de sobrecalentamiento generalmente se manejan presiones del orden de MPa.




No olvidar que:

La zona de vapor sobrecalentado, es de una

sola fase, la T no depende de la presión como

ocurre en la zona de mezcla.

Por tanto el estado del sistema lo determinan

la T y la Presión de recalentamiento. Estas noson , ¿Por qué?




En las tablas A-6 de Cengel se tabulan varias Presiones

en MPa con sus Temperaturas (rectángulos horizontales

morado, rojo y morado) referenciadas a las propiedades

de saturación (rectángulo morado, rojo y morado más

pequeños situados debajo), Tabla 1.




Tabla 1. Tablas de vapor de agua sobrecalentado. Se muestran 3 P y T relacionadas a 3

temperaturas y propiedades de saturación menores, (Cengel, 2007). 16



Estas propiedades de saturación sirven de base de

comparación para determinar si el valor dado de la propiedad corresponde al estado saturado o no,

según > , u > , ℎ > ℎ.




Tabla 1b. Tablas de vapor de agua sobrecalentado. Propiedades de saturación para una

presión P: 0,05 MPa y una Temperatura de 81,32 °C (Cengel, 2007).




La T de 99,61 °C es una temperatura de referencia.

Si la P de 0,1Mpa fuera de saturación le corresponderíauna T de saturación de 99,61°C o sea ≈100°C como se

puede apreciar claramente en las tablas A-4 para 100°C

y una P:101,4 kPa=0,1MPa.




Es importante notar en la Tabla 1c que los valores

de temperatura que aparecen en el primer rectángulo vertical morado, no son de saturación,

sino los diferentes valores de temperatura desobrecalentamiento que le corresponden a las

presiones de: 0,01 MPa, 0,05 Mpa y 0,10 Mpa.




Tabla 1c. Tablas de vapor de agua sobrecalentado. Temperatura de sobrecalentamientopara presiones de P: 0,05 MPa, 0,05 Mpa, 0,1 Mpa (Cengel, 2009)

T

sobrecalentam

iento

15/03/2016 23



En la Tabla 1d un vapor sobrecalentado a una presión

de 0,05 MPa y a una temperatura de 500 °C le

corresponden unas propiedades de sobrecalentamiento:

= 7,1338

= 3132,6

ℎ = 3489,3




Ejercicio




Tabla 1e. Tablas de vapor de agua sobrecalentado. Propiedades de un vapor

sobrecalentado a P: 0,05 MPa y 150 °C. (Cengel, 2007)




f g

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T

Mezcla

>

Figura 1a. En el diagrama T y en la curva T la temperatura de

sobrecalentamiento y las demás propiedades del vapor sobrecalentado son

mayores que las propiedades promedio y las propiedades en el punto g devapor saturado.

ℎ

>

: : 81,3°

: 150°




Son las propiedades del vapor sobrecalentado a la P:0,05MPa y T:150°C



Determinar la región donde se encuentra elestado termodinámico y la temperatura del

agua:

= 0,6 ℎ = 2957, 6

15/03/2016ELABORÓ MSc. EFRÉN

GIRALDO 33



En las tablas A-6 de sobrecalentamiento diapositiva #37

(porque la presión está en Mpa) se ubica P: 0,6 Mpa.

Se observa que aparece P: 0,6 Mpa (158,3°C)

= 158,3°C, =0,31560, =2566,8 , ℎ = 2756,2


GIRALDO 34



También se puede en este caso buscar en latablas de saturación A-5 convirtiendo primero0,6MPa a kPa

0,6 = 600

Y se encuentran los mismos valores de

saturación anteriores.(Página 892 de Cengel 5 edición)


GIRALDO 35



Si se compara el valor dado de ℎ = 2957,6 con ℎ

=2752,2. Se observa que es mayor, por tanto el estadoes de vapor sobrecalentado.

= ,

=,2

Figura 2. El estado termodinámico P: 0,6 MPa y ℎ: 2957,5

corresponde avapor sobrecalentado.


GIRALDO 36

= ,




GIRALDO 37

Para ℎ = 2957,6 la temperatura correspondiente a la P: 0,6 MPa

es de 250 °C



Ejercicio

Determine la región de un estadotermodinámico a 5 psi y 500 °F y hallar suspropiedades , , ℎ.


GIRALDO 38



Si solo fuera para para hallar la región, unamanera sería ir a la tabla A5-E de unidadesinglesas y se averigua para la P de 5psique T de saturación se tiene:

5 psi Tsat:162,18°F

Como la T dada inicial es mayor se está enla región de vapor sobrecalentado.


GIRALDO 39



Pero como se requieren las propiedades y se

trabaja con unidades inglesas se recurre a la

tabla A-6E de Cengel vapor sobrecalentado,Figura 1f.


GIRALDO 40



TABLA DE VAPOR SOBRECALENTADO PARA EL AGUA. UNIDADES INGLESAS

Tabla 1f. Propiedades a P: 5 psi y T:500 °F de un vapor sobrecalentado. (Cengel, 2007)




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Bibliografía

Cengel, Y., y Boles, M. (2007). Termodinámica. Mc Graw Hill. 5 ed.México.

UPM: Página de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) – España:

http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/termo1p/sistema.html

Laplace. Departamento de Física aplicada III. Universidad de Sevilla:http://laplace.us.es/wiki/index.php/Propiedades_del_agua

http://e-ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/1000/1157/html/11_sistemas_termodinmicos.html

Calculadora http://www.tlv.com/global/LA/calculator/superheated-steam-table.html


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http://apuntescientificos.org/tablas-agua-ibq.html

http://ocw.bib.upct.es/pluginfile.php/7418/mod_resource/content/1/Tema%203a.%20Propiedades%20agua.pdf

Mollier: http://ocwus.us.es/arquitectura-e-ingenieria/operaciones-basicas/contenidos1/tema10/pagina_03.htm

http://www.tlv.com/global/LA/steam-theory/types-of-steam.html

ELABORÓ MSc. EFRÉN







http://ocwus.us.es/arquitectura-e-ingenieria/operaciones-basicas/contenidos1/tema10/pagina_03.htm











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