Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 13. Módulo 3. Transparencia 1.

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1 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 13. Módulo 3. Transparencia 1 Aplicación sicrométrica - 3 La tabla sicrométrica Aplicaciones sicrométricas - 3 La tabla sicrométrica Procesos de acondicionamiento de aire

2 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 13. Módulo 3. Transparencia 2 Aplicación sicrométrica - 3 La tabla sicrométrica Cantidades claveCantidades clave La tabla sicrométricaLa tabla sicrométrica Cálculos del proceso de acondicionamiento de aireCálculos del proceso de acondicionamiento de aire –Aplicación de la tabla sicrométrica Panorama

3 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 13. Módulo 3. Transparencia 3 Aplicación sicrométrica - 3 La tabla sicrométrica Cantidades clave Fundamentos de la tabla sicrométrica

4 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 13. Módulo 3. Transparencia 4 Aplicación sicrométrica - 3 La tabla sicrométrica Mezclas de aire-vapor de agua Aire p a, T Vapor p v, T p v, T T s Región de vapor: gas supercalentado poco a poco. Región de vapor: gas supercalentado poco a poco.

5 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 13. Módulo 3. Transparencia 5 Aplicación sicrométrica - 3 La tabla sicrométrica Cantidades sicrométricas Gases ideales ( p ~ 1 atm)Gases ideales ( p ~ 1 atm) Humedad específicaHumedad específica Humedad relativaHumedad relativa

6 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 13. Módulo 3. Transparencia 6 Aplicación sicrométrica - 3 La tabla sicrométrica Es la temperatura medida por un termómetro colocado en una corriente de una mezcla de aire-vapor de agua.Es la temperatura medida por un termómetro colocado en una corriente de una mezcla de aire-vapor de agua. Temperatura de bulbo seco

7 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 13. Módulo 3. Transparencia 7 Aplicación sicrométrica - 3 La tabla sicrométrica Temperatura de bulbo seco Es la temperatura medida con un temómetro cuyo bulbo está rodeado por una esponja saturada de agua o alcohol.Es la temperatura medida con un temómetro cuyo bulbo está rodeado por una esponja saturada de agua o alcohol.

8 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 13. Módulo 3. Transparencia 8 Aplicación sicrométrica - 3 La tabla sicrométrica Mediciones de temperatura Se determina T WB por medio de la transferencia de calor y masa a la esponja. (Para reducir errores en T WB, V ~ 700 - 1000 ft/min.) Mezcla de aire-vapor de agua Mezcla de aire-vapor de agua Agua o alcohol T DB T WB Esponja

9 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 13. Módulo 3. Transparencia 9 Aplicación sicrométrica - 3 La tabla sicrométrica T WB NO es una propiedad termodinámica. T DP < T WB < T DB siempre Cuando  = 1, T WB = T DB = T DP T WB NO es una propiedad termodinámica. T DP < T WB < T DB siempre Cuando  = 1, T WB = T DB = T DP Mezcla de aire-vapor de agua Mezcla de aire-vapor de agua Agua o alcohol T DB T WB Esponja

10 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 13. Módulo 3. Transparencia 10 Aplicación sicrométrica - 3 La tabla sicrométrica Resultados aproximados A p = ~ 1 atm, T WB = T DP para mezclas de aire-vapor de agua.A p = ~ 1 atm, T WB = T DP para mezclas de aire-vapor de agua. Esto NO es verdad cuando las presiones son diferentes de 1 atm o para otras mezclas de gas-vapor.Esto NO es verdad cuando las presiones son diferentes de 1 atm o para otras mezclas de gas-vapor.

11 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 13. Módulo 3. Transparencia 11 Aplicación sicrométrica - 3 La tabla sicrométrica

12 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 13. Módulo 3. Transparencia 12 Aplicación sicrométrica - 3 La tabla sicrométrica Relación entre  y  Ts p1p1p1p1 pgpgpgpg Aire p a, T Vapor p v, T p v, T

13 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 13. Módulo 3. Transparencia 13 Aplicación sicrométrica - 3 La tabla sicrométrica p o  T (bulbo seco) a b c d  = constante La tabla sicrométrica Para presión total fija p,

14 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 13. Módulo 3. Transparencia 14 Aplicación sicrométrica - 3 La tabla sicrométrica Usualmente, la carta se determina a partir de datos experimentales, aunque existen expresiones analíticas para mezclas de aire-vapor de agua.Usualmente, la carta se determina a partir de datos experimentales, aunque existen expresiones analíticas para mezclas de aire-vapor de agua. Se grafican  y  con T DP y T WB como parámetros.Se grafican  y  con T DP y T WB como parámetros.

15 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 13. Módulo 3. Transparencia 15 Aplicación sicrométrica - 3 La tabla sicrométrica T DB  T WB en aumento T WB = constante  = 1  < 1 p a = especificada  Detalles de la tabla

16 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 13. Módulo 3. Transparencia 16 Aplicación sicrométrica - 3 La tabla sicrométrica T WB en aumento T WB = constante  = 1  < 1 T DB   T WB ~T ADB SAT Líneas de entalpía total constante (Btu/lbm-aire seco) T WB ~T ADB SAT Líneas de entalpía total constante (Btu/lbm-aire seco) Líneas de isoentalpía

17 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 13. Módulo 3. Transparencia 17 Aplicación sicrométrica - 3 La tabla sicrométrica Mezclado adiabático

18 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 13. Módulo 3. Transparencia 18 Aplicación sicrométrica - 3 La tabla sicrométrica 2 13 Q = 0 Mezclado adiabático

19 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 13. Módulo 3. Transparencia 19 Aplicación sicrométrica - 3 La tabla sicrométrica Al resolver las ecuaciones anteriores: Cada estado queda definido si se conocen dos parámetros cualesquiera de T DB, T WB, h, o . 2 13 Q = 0 Mezclado adiabático

20 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 13. Módulo 3. Transparencia 20 Aplicación sicrométrica - 3 La tabla sicrométrica De esta ecuación,  3 es la combinación lineal ponderada de  1 y  2. Mezclado adiabático

21 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 13. Módulo 3. Transparencia 21 Aplicación sicrométrica - 3 La tabla sicrométrica h1h1h1h1 h2h2h2h2 h3h3h3h3    T1T1T1T1 T3T3T3T3 T2T2T2T2 T WB3 Mezclado adiabático

22 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 13. Módulo 3. Transparencia 22 Aplicación sicrométrica - 3 La tabla sicrométrica T WB3 h1h1h1h1 h2h2h2h2 h3h3h3h3    T1T1T1T1 T3T3T3T3 T2T2T2T2 Mezclado adiabático en supersaturación

23 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 13. Módulo 3. Transparencia 23 Aplicación sicrométrica - 3 La tabla sicrométrica Procesos de humidificación y deshumidificación

24 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 13. Módulo 3. Transparencia 24 Aplicación sicrométrica - 3 La tabla sicrométrica Humidificación con calentamiento  h1h1h1h1 h2h2h2h2   T1T1 T2T2   

25 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 13. Módulo 3. Transparencia 25 Aplicación sicrométrica - 3 La tabla sicrométrica Humidificación por medio de enfriamiento evaporador sin calentamiento h1h1h1h1   T1T1T1T1 T2T2T2T2   

26 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 13. Módulo 3. Transparencia 26 Aplicación sicrométrica - 3 La tabla sicrométrica Deshumidificación con enfriamiento al mismo bulbo seco inicial h1h1h1h1 2222 1111 T 2DB =T 1DB  =1 22 h2h2h2h2 1111 Calentamiento Enfriamiento

27 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 13. Módulo 3. Transparencia 27 Aplicación sicrométrica - 3 La tabla sicrométrica Saturación adiabática

28 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 13. Módulo 3. Transparencia 28 Aplicación sicrométrica - 3 La tabla sicrométrica Objetivo: para producir una mezcla de aire-vapor de agua con humedad relativa de uno 12 Proceso de saturación adiabática

29 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 13. Módulo 3. Transparencia 29 Aplicación sicrométrica - 3 La tabla sicrométrica 1 2T T1T1T1T1 T2T2T2T2 T DP1 p v1 p v2 Mezcla no saturada en el estado 1 Mezcla no saturada en el estado 1 s Proceso de saturación adiabática

30 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 13. Módulo 3. Transparencia 30 Aplicación sicrométrica - 3 La tabla sicrométrica Proceso de saturación adiabática 1 2 T T1T1T1T1 T2T2T2T2 T DP1 p v1 p v2 s La evaporación del agua disminuye la temperatura La evaporación del agua disminuye la temperatura Las temperaturas de bulbo seco y del agua alcanzan elequilibrio en la “saturación”

31 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 13. Módulo 3. Transparencia 31 Aplicación sicrométrica - 3 La tabla sicrométrica 1 2T T1T1T1T1 T2T2T2T2 T DP1 p v1 p v2 T ADB SAT es una propiedad termodinámica. Temperatura de saturación adiabática

32 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 13. Módulo 3. Transparencia 32 Aplicación sicrométrica - 3 La tabla sicrométrica El vapor permanece supercalentado.El vapor permanece supercalentado. La evaporación del estado líquido proporciona la humedad adicional (i.e., razón de humedad aumenta).La evaporación del estado líquido proporciona la humedad adicional (i.e., razón de humedad aumenta). La energía para la evaporación proviene de la entalpía que entra, h 1.La energía para la evaporación proviene de la entalpía que entra, h 1. La temperatura final,T 2, es menor que T 1.La temperatura final,T 2, es menor que T 1. Temperatura de saturación adiabática

33 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 13. Módulo 3. Transparencia 33 Aplicación sicrométrica - 3 La tabla sicrométrica Proceso físico: La evaporación del agua ocurre toda vez que p g en la interfaz de vapor de agua es mayor que p v en la mezcla. pvpvpvpv p g > p v Temperatura de saturación adiabática

34 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 13. Módulo 3. Transparencia 34 Aplicación sicrométrica - 3 La tabla sicrométrica T 2 se llama “temperatura de saturación adiabática”, T SAT ADB T 2 se llama “temperatura de saturación adiabática”, T SAT ADB Temperatura de saturación adiabática

35 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 13. Módulo 3. Transparencia 35 Aplicación sicrométrica - 3 La tabla sicrométrica T 2 = T 2 (p 1,p 2,T 1,  1 ) Agua/masa agregada de aire seco a T 2 Temperatura de saturación adiabática

36 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 13. Módulo 3. Transparencia 36 Aplicación sicrométrica - 3 La tabla sicrométrica Calor sensible en el aire, i.e., cambio en el bulbo seco. Calor de vaporización del agua Temperatura de saturación adiabática

37 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 13. Módulo 3. Transparencia 37 Aplicación sicrométrica - 3 La tabla sicrométrica Saturación adiabática  =1 h1h1h1h1 22 11 T 1DB 11 T 2DB 

38 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 13. Módulo 3. Transparencia 38 Aplicación sicrométrica - 3 La tabla sicrométrica Fin de Aplicaciones sicrométricas - 3

39 Ayudas visuales para el instructor Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica © 2002, F. A. Kulacki Capítulo 13. Módulo 3. Transparencia 39 Aplicación sicrométrica - 3 La tabla sicrométrica Términos y conceptos clave Temperatura de bulbo seco Temperatura de bulbo húmedo Tabla sicrométrica Humidificación con/sin transferencia de calor Deshumidificación con/sin transferencia de calor Saturación adiabática Temperatura de saturación adiabática