Sobrecalentado

Sobrecalentado

Calor de sobrecalentamiento (

• Calor de sobrecalentamiento

σ) es la cantidad de calor que es necesario entregar a la unidad de masa del fluido para elevar la temperatura del vapor saturado (Ts) a Tr (temperatura de sobrecalentamiento). La representaremos por la transformación CD y lo medimos según indica la fig.

También tomando como definición de vapor sobrecalentado a un vapor que se encuentra a

una temperatura superior a la de equilibrio con su líquido correspondiente a la presión a la

que está sometido. Se suele designar como grado de sobrecalentamiento a la diferencia

entre la temperatura a que se encuentra un vapor sobrecalentado y la temperatura de equilibrio vapor-líquido a la presión a que dicho vapor está sometido[pic 1][pic 2]

σ = cp (Tr-Ts)  [ kJl/kg ]

cp: es el calor específico medio a presión constante.

λr:Cantidad de cal.or a suministrar para transformar a  p = cte.,  el líquido, partiendo de

0°C, hasta llegar a Tr que es vapor sobrecalentado.

λ r = q + r + σ= λ+ σ= λ + cp ( Tr -Ts )

También conviene designar por (v 0 ) el volumen específico a 0°C (Estado A de la Fig )

Δv o, el incremento del volumen del líquido al pasar de 0°C a Ts °C ósea de AB y (v

u) el incremento del volumen durante el proceso de vaporización BC y entonces el volumen del vapor saturado (v”) es:

v" = v 0+ Δv0+ vu

Este valor se encuentra tabulado en las tablas de vapor.

Para el caso de calcular q (calor del líquido) en la transformación AB, una parte se emplea

para aumentar su energía interna y parte en realizar el trabajo de dilatación del líquido.

Energía interna:

ΔU = U'- U0

Trabajo de dilatación:

Wdil = p0ΔV0

Entonces

q= ΔU + Wdil = U'- U0+ p0ΔV  [kJ/kg]

Si tomamos a   U0= 0; ya que la energía interna del líquido a 0 °C la podemos considerar

nula.

Entonces   q = U' + p0ΔV [kJ/kg]

Siendo U’ la energía interna correspondiente al estado del líquido a la temperatura Ts en  

[kJ/kg ]

Los líquidos son prácticamente incompresibles y recién a altas presiones el 2do. miembro

de la ecuación comienza a adquirir algún valor apreciable para el caso del agua:

Hasta   p = 2000 kPa ;q ≅ U';  pasado  este valor de la presión el valor de  po ΔV   empieza a tomarse en cuenta

VAPOR SOBRECALENTADO

• Vapor de sobrecalentamiento

Si alcanzando el estado de vapor saturado seguimos entregando al fluido nuevas cantidades

de calor, la temperatura comienza a ascender y se produce el vapor sobrecalentado. Duran-

te este proceso que generalmente se realiza a presión constante, el volumen también comienza a ascender a este volumen se le llama volumen del vapor sobrecalentado, aquí el

vapor se encuentra en una sola fase conocida como vapor sobrecalentado y se necesita dos

parámetros para determinarlo (esto se menciona en la regla de las fases de Gibbs)

Estos cambios de fase la podemos representar gráficamente, llevando en abscisas las cantidades de calor entregadas a la unidad de masa del fluido y en ordenadas que toma el mismo partiendo de   0 °C.

[pic 3]

Temperatura de saturación y presión de saturación

La temperatura y presión de saturación son aquellas en donde ocurre la ebullición de una sustancia pura. Para una presión de saturación existe un único valor de temperatura de saturación y viceversa. Para el agua, a una presión de 101.35 kPa la temperatura de saturación es 100ºC. En sentido inverso, a una temperatura de 100ºC la presión de saturación es 101.35 kPa. La gráfica de Psat contra Tsat da una curva característica para cada sustancia pura y se conoce como curva de saturación de líquido-vapor. Figura 1.27.

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