Daniel Pérez Pecino Como podemos observar en los esquemas anteriores, vamos a trabajar en dos posiciones diferentes en cuanto al sentido de la corriente se refiere, y con 2 caudales distintos, primero 1 litro de agua fría y 2 de agua caliente, y después 1 litro de fría y 1 litro de caliente. Primero lo haremos a contracorriente y después a equicorriente, para ver como varían los resultados. Apreciaciones destacables: *Se puede observar errores en la medida debido a la maquinaria y los intervalos de tiempo* Contracorriente: En este caso en teoría cuando 1 litro de agua fría se calienta frente a los 2 litros de agua caliente, debería ser el doble el incremento de temperatura en la fría que en la caliente, pero debido a errores en la medida los valores no son exactamente el doble. En la gráfica podemos observar la diferencia entre los incrementos de temperatura no varían mucho entre si, con lo cual podemos apreciar que a contracorriente la máquina trabaja de la manera más eficaz. Equicorriente: En este caso, principalmente al fijarnos en la gráfica anterior, observamos un incremento entre la temperatura caliente de entrada y la temperatura fría de entrada muy grande (que sería lo ideal) frente a un incremento de temperatura muy pequeño (tanto que en el infinito podría llegar a ser 0 ya que se igualarían las temperaturas) en cuanto a la temperatura caliente de salida y la temperatura fría de salida. Este modelo no es eficiente. Cabe destacar que, en este proceso, el tubo de intercambio de calor, está aislado del exterior, con lo cual la calor entrante o saliente es despreciable. Además, en este proceso no hay trabajo realizado. Datos Obtenidos: 6.1. Deducir las expresiones teóricas para los flujos de calor absorbido y emitido a partir de los balances de energía que sean precisos. Justificar los volúmenes de control elegidos para cada balance planteado. En ambos casos he tomado un volumen de control cerrado que engloba todo el sistema de transferencia de calor del primer esquema. Balance de masas: Masa (fria entrada) = Masa (fría salida) Masa (caliente entrada) = Masa (caliente salida) *Cuando digo masa me refiero a flujo másico Balance de energía: Q – W = Σ m·h (que sale) - Σ m·h (que entra) Siendo Q y W despreciables y tomadas como 0, entonces: mfs · hfs + mcs · hcs = mfe · hfe + mce · hce En resumen, esta ecuación está igualando los flujos másicos multiplicados por sus respectivas entalpias de entrada, frente a los de salida. mc · (hce – hcs) = mf · (hfs – hfe) + Q perdido *Qperdido es despreciable y tomado como 0, ya que nuestro sistema está aislado del entorno. Por tanto, de esta ecuación Obtenemos: Q caliente cedido (Q1) = Q frio absorbido (Q2) Siendo entonces: Q1 = mc · (hce-hcs) Q2= mf · (hfs – hfe) 6.2. Calcule, tanto para la disposición en contracorriente como para en equicorriente los siguientes parámetros: 6.2.1. El calor emitido, el calor absorbido, y si lo hubiera, el calor perdido. Cp (Calor especifico del agua) = 1 cal/(gºC) *1 litro es aprox. 1000 gramos* Contracorriente: (1 litro agua fria y 2 litros agua caliente) Qe= mc*cp*(T2-T1) = 2.000 · 1 · 4 = 8.000 J Qabs= mf*cp*(T2-T1) = 1.000 ·1 · 12 = 12.000 J Qperdido= 0, ya que es un sistema aislado. (1 litro de cada tipo) Qe= mc*cp*(T2-T1) = 1.000 · 1 · 7 = 7.000 J Qabs= mf*cp*(T2-T1) = 1.000 ·1 · 7 = 7.000 J Qperdido= 0, ya que es un sistema aislado. Mismo sentido: (1 litro agua fria y 2 litros agua caliente) Qe= mc*cp*(T2-T1) = 2.000 · 1 · 7 = 14.000 J Qabs= mf*cp*(T2-T1) = 1.000 ·1 · 10 = 10.000 J Qperdido= 0, ya que es un sistema aislado. (1 litro de cada tipo) Qe= mc*cp*(T2-T1) = 1.000 · 1 · 7 = 7.000 J Qabs= mf*cp*(T2-T1) = 1.000 ·1 · 7 = 7.000 J Qperdido= 0, ya que es un sistema aislado. 6.2.2. El rendimiento térmico del intercambiador en cuestión. Contracorriente: (1 litro agua fria y 2 litros agua caliente) N = 12.000/8.000 = 1,5 (1 litro de cada tipo) N = 7.000/7.000= 1 (perfecta) Mismo sentido: (1 litro agua fria y 2 litros agua caliente) N = 10.000/14.000 = 0,714 (1 litro de cada tipo) N = 7.000/7.000 = 1 (perfecta) 6.3. ¿Cómo influyen las disposiciones en contracorriente y equicorriente en los resultados obtenidos? Pues como podemos observar, al usarlo en contracorriente o equicorriente, al ser misma cantidad de agua, el rendimiento térmico es perfecto, en cambio en contracorriente el rendimiento al cambiar los volúmenes de agua es superior al de equicorriente, con lo cual podemos deducir que a contracorriente la eficiencia es superior a cualquier otra forma de colocar los flujos de agua. 6.4. Exponga un resumen de las conclusiones alcanzadas por usted tras el desarrollo de la práctica. De esta práctica destaco que he observado como en contracorriente la máquina trabaja con la mejor eficiencia posible, que además los incrementos de temperatura influyen directamente en la calor emitida y absorbida, y que recubrir los tubos con material aislante ayuda muchísimo a la hora de evitar transferencias de calor con el entorno, simplificando bastante los resultados a obtener.
