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En el siguiente artículo explica sobre los modelos matemáticos que se utilizan en el estudio y desarrollo de flujo isentrópico o bien llamado flujo de Rayleigh, así como también de flujo isotérmico en ductos donde la sección tranversal del mismo es constante.
Con las metas de incrementar los valores de eficiencia en la generación y seguir el comportamiento creciente del mercado de electricidad, las plantas de ciclo combinado surgieron como una solución. Con estos tópicos en mente, es necesario tomar acciones que mejoren la seguridad y confiabilidad de los procesos de generación, siendo una de estas acciones el modelamiento dinámico. En el modelamiento del proceso que se muestra en este artículo, se explica la turbina de combustión compuesta por la turbina misma, la cámara de combustión y el compresor. Además se realiza el análisis de la termodinámica y el desarrollo del modelo. Finalmente se presentan las respuestas dinámicas y la operación de la turbina de combustión de una planta de ciclo combinado.
La anterior tabla nos muestra los resultados obtenidos en el experimento, en ella podemos observar los tres factores buscados en el laboratorio los cuales fueron: Tiempo del proceso, volumen del hidrogeno con respecto al tiempo, y la temperatura a la cual se sometía el experimento, la cual como se puede ver fue constante en todo el tiempo. Con respecto al experimento se obtendría la siguiente gráfica:
Si comprimimos un gas, manteniendo constante su temperatura, veremos que la presión aumenta al disminuir el volumen. Análogamente, si hacemos que se expansione un gas a temperatura constante, su presión disminuye al aumentar el volumen. Con buena aproximación, la presión de un gas varía en proporción inversa con el volumen. Esto implica que, a temperatura constante, el producto de la presión por el volumen de un gas es constante. PV = constante (a temperatura constante) Esta ley se cumple aproximadamente por todos los gases a bajas densidades. Pero, también, la temperatura absoluta de un gas a bajas densidades es proporcional a la presión a volumen constante, y de igual forma, la temperatura absoluta es proporcional al volumen del gas si se mantiene constante su presión A bajas densidades, el producto PV es prácticamente proporcional a la temperatura T: PV = CT C es una constante de proporcionalidad apropiada para cada cantidad determinada del gas, y podemos escribir C=kN en donde N es el número de moléculas del gas y k es una constante. De esta manera PV = NkT La constante k se denomina constante de Boltzmann y se encuentra experimentalmente que tiene el mismo valor para cualquier clase o cantidad de gas. Su valor en unidades SI es k=1,381. 10-23 J/K (K representará la escala Kelvin). Suele ser conveniente escribir la cantidad de gas en función del número de moles. Un mol de cualquier sustancia es la cantidad de la misma que contiene un número de Avogadro de átomos o moléculas. Se define el número de Avogadro N A como el número de átomos de carbono que hay en 12 gramos de 12 C: N A =6,022. 10 23 moléculas/mol Si tenemos n moles de una sustancia, el número de moléculas es N = nN A La ecuación anterior queda entonces PV=nNAkT=nRT, siendo R = kNA, que se denomina constante universal de los gases. Su valor es el mismo para todos los gases: R=8,314 J/mol. K=0,08206 L. atm/mol. K (L = litros). Se define un gas ideal como aquél para el que PV/nT es constante a todas las presiones. En este caso, la presión, el volumen y la temperatura están relacionados por PV=nRT (Ley de los gases ideales). La masa de 1 mol se denomina masa molar M. (A veces se utilizan los términos peso molecular o masa molecular.) La masa molar de 12 C es, por definición, 12 g/mol o bien 12. 10-3 kg/mol. Las masas molares de los elementos se dan en la Tabla Periódica. La masa molar de una molécula, como el CO2, es la suma de las masas molares de los elementos que la componen. Como la masa molar del oxígeno es 16 g/mol (realmente 15,999 g/mol), la masa molar del O 2 es 32 g/mol y la del CO 2 es 12+32=44 g/mol. La masa de n moles de gas viene dada por m=nM. La densidad ρ de un gas ideal es ρ = m/V= nM/V, o bien como n/V=P/RT; A una temperatura dada, la densidad de un gas ideal es proporcional a la presión. La ecuación que relaciona P, V y T para una cantidad determinada de gas, se denomina ecuación de estado. Por ejemplo, si se conocen P y V, entonces la temperatura T se determina mediante la función T(P,V) que expresa matemáticamente la ecuación de estado. La función particular, es PAGE 24
1. La presión del neumático de un automóvil es de 305 kPa mientras el auto está inmóvil y 315 kPa mientras está en movimiento. Suponiendo que el volumen del neumático permanece constante en todo momento y que previo al arranque del auto la temperatura en el neumático es de 25°C, hallar la temperatura del neumático cuando está en movimiento (34,8°C). 2. Inicialmente, un tanque rígido contiene 20 lbm de aire a 20 psia y 70°F. Posteriormente se le inyecta más aire al tanque hasta alcanzar una presión y temperatura de 35 psia y 90°F, respectivamente. Determinar la cantidad de aire que se adicionó al tanque (R: 13,73 lbm). Nota: la ecuación de gas ideal SIEMPRE debe trabajar con unidades de temperatura absoluta. En unidades inglesas la unidad absoluta es el Rankine (°R = °F + 460) y en el Sistema Internacional es el Kelvin (K = °C + 273). 3. Un método comúnmente empleado para la determinación de la porosidad de una muestra rocosa es mediante el porosimétro de Boyle. Este aparato consiste en dos cámaras de volumen conocido e interconectados mediante una válvula. Además, se cuenta con un sensor de presión. Inicialmente la válvula que conecta las dos cámaras se encuentra cerrada y además se inyecta Helio en la primera cámara (la cual contiene la muestra rocosa) hasta alcanzar una presión P1. Posteriormente se abre la válvula y se mide la nueva presión P2. A partir de los siguientes datos determine la porosidad de la muestra rocosa. • Volumen cámara 1: 10 litros • Volumen cámara 2: 10 litros • Presión cuando únicamente hay Helio en la cámara 1: 10 atm • Presión cuando el helio se encuentra en las dos cámaras: 4,95 atm • La muestra rocosa posee forma cilíndrica: radio de 3cm y altura de 10cm. Recordar que: í µí±·í µí²í µí²í µí²í µí²í µí²í µí² í µí²í µí² = í µí±½ í µí²í µí²í µí²í µí²í µí²í µí² í µí±½ í µí²í µí²í µí²í µí²í µí² = í µí±½ í µí²í µí²í µí²í µí²í µí² − í µí±½ í µí²óí µí²í µí²í µí² í µí² í µí±½ í µí²í µí²í µí²í µí²í µí² El porosimétro de Boyle posee el siguiente esquema:
INTRODUCCIÓN El estado gaseoso es un estado disperso de la materia, es decir, que las moléculas del gas están separadas unas de otras por distancias mucho mayores del tamaño del diámetro real de las moléculas. Resuelta entonces, que el volumen ocupado por el gas (V) depende de la presión (P), la temperatura (T) y de la cantidad o numero de moles (n). 9.1 PROPIEDADES DE LOS GASES Las propiedades de la materia en estado gaseoso son: 1. Se adaptan a la forma y el volumen del recipiente que los contiene. Un gas, al cambiar de recipiente, se expande o se comprime, de manera que ocupa todo el volumen y toma la forma de su nuevo recipiente. 2. Se dejan comprimir fácilmente. Al existir espacios intermoleculares, las moléculas se pueden acercar unas a otras reduciendo su volumen, cuando aplicamos una presión. 3. Se difunden fácilmente. Al no existir fuerza de atracción intermolecular entre sus partículas, los gases se esparcen en forma espontánea. 4. Se dilatan, la energía cinética promedio de sus moléculas es directamente proporcional a la temperatura aplicada. 9.2 VARIABLES QUE AFECTAN EL COMPORTAMIENTO DE LOS GASES 1. PRESIÓN: Es la fuerza ejercida por unidad de área. En los gases esta fuerza actúa en forma uniforme sobre todas las partes del recipiente. Otras unidades usadas para la presión: milímetros de columna de mercurio (mm Hg), libras fuerza / pulgadas 2 (psi), m de columna de agua (m O H 2),
Un recipiente a presión es definido como un contenedor con un diferencial de presión entre el interior y exterior del mismo. La presión interna es usualmente más alta que la externa, excepto algunas situaciones aisladas. El fluido dentro del recipiente puede experimentar un cambio de estado como en el caso de calderas de vapor, o puede combinarse con otros reactivos como en el caso de reactores químicos.
Esta guía de laboratorio esta enfocada al recambio de los componentes básicos en el sistema de alimentación del vehiculo, permitiendo un mejor rendimiento del combustible en el motor. Estos componentes seria los filtros de aire, combustible, cambio de bujías incandescentes y por su puesto el purgado del circuito de combustible. Además se explicara el montaje y desmontaje de una bomba de inyección diesel. El alumno deberá seguir la secuencia lógica del procedimiento con las medidas de seguridad correspondiente y además utilizando las herramientas adecuadas para cada actividad. 2. Objetivos. Esta guía tiene como finalidad en que el alumno al concluir el desarrollo de esta sea capaz de: Reconocer los componentes de un sistema de alimentación diesel. Realizar una manutención básica para un vehiculo diesel, recambiando los componentes antes mencionados. Utilización de herramientas adecuadas y seguir el ordenamiento de las tareas a realizar. 3. Duración. Esta actividad esta programada para 90 minutos. 4. Requisitos. No existen pre-requisitos.
El motor diésel es un motor térmico que tiene combustión interna alternativa que se produce por el autoencendido del combustible debido a altas temperaturas derivadas de la compresión del aire en el interior del cilindro, según el principio del ciclo del diésel. Se diferencia del motor de gasolina en usar gasóleo como combustible. Ha sido uno de los más utilizados desde su creación.
Objetivo: identificar como varían las propiedades termodinámicas de los gases cuando cambiamos una de sus variables.
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