Universidad Nacional Del Callao

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA - ENERGALABORATORIO DE INGENIERIA TERMICA E HIDRAULICA EXPERIMENTAL

2015

1. INTRODUCCION:Las Calderas o Generadores de vapor son instalaciones industriales que, aplicando el calor de un combustible slido, lquido o gaseoso, vaporizan el agua para aplicaciones en la industria.La forma de produccin de vapor es mediante la transferencia de calor de una fuente caliente al agua, llevndola a su punto de ebullicin y transformndola en vapor. Segn las necesidades de la empresa el vapor puede ser saturado o recalentado, lo cual se logra modificando las condiciones de operacin de la caldera como temperatura y presin. Las calderas de vapor se clasifican: Atendiendo a la posicin relativa de los gases calientes y del agua: acuotubulares y piro tubulares Por la posicin de los tubos: en verticales, horizontales o inclinados Por la forma de los tubos: tubos rectos o curvos; Por la naturaleza del servicio que prestan: fijas, porttiles, locomviles y marinas. La eleccin de una caldera depende de muchos factores tanto como para los servicios que valla a desarrollar como econmico. Como en el presente informe se usa una caldera piro tubular pasaremos a describirla:Calderas Piro tubulares:En estas calderas el vapor pasa por el interior de los tubos los cuales se hallan rodeados de agua. En la actualidad las calderas piro tubulares han sido desplazadas por motores de combustin interna en la produccin de energa destinada al accionamiento de hormigoneras y gras porttiles, sin embargo siguen siendo de mucha utilidad para producir vapor en las industrias. Las calderas pirotubulares por lo general tienen un hogar integral limitado por las superficies enfriadas por el agua.

2. Objetivos:General: El objetivo general es realizar el balance trmico de la caldera; as como estudiar las prdidas de calor que ocurren en las mismas Especifico: El objetivo especfico es determinar de manera directa e indirecta la eficiencia del la caldera para luego compara estos valores

3. Materiales y equipos:

4. Datos : Presin de operacin de la caldera = 59Psi = 4.06 bar DTANQUE DE COMB= 62 cm Densidad del disel=832kg/m mvapor= 129.5 KG/Hr Poder calorfico inferior= 43,2 MJ/kg y Poder calorfico inferior= 46.1 MJ/kg

=180 0C = 32 0C =23 0C Tiempo= 15 minutos Temperatura del bulbo seco= 22 0C, Temperatura del bulbo hmedo= 20 0CCon este dato no vamos a la sgte tabla psicomtrica

Se observa que para TBS=22 0C y una TBH=20 se tiene una humedad relativa de= 83 y una humedad especifica de 14*10-3 g vapor/Kg de aire seco %CO2=8.5 %CO=9.5 CO=4 ppm =0.0004% Consumo de combustible= 23mm= h

5. Anlisis y metodologa de clculo:Utilizaremos las siguientes frmulas para el clculo de prdidas de energa en forma de calor en la caldera:q= , q=PC inferior KJ/KGDonde;q1 (ENERGIA EN FORMA DE CALOR QUE RECIBE EL AGUA EN LA CALDERA)= mvapor/mcomb*(hs-hi) kJ/kg*cq2 (PERDIDA DE ENRGIA POR FORMACIN DE AGUA DURANTE LA COMBUSTIN DEL H2 EN EL COMBUSTIBLE)= 9**[4.18 (100- )+2257+1.8723 (-100)] = composicin en masa del H2 en el combustible=0.15q3 (PERDIDA DE ENERGA EN FORMA DE CALOR POR GASES SECOS PRODUCTOS DE LA COMBUSTIN)q3=*Cpgases (-) = []*c C= composicin de masa de carbono en el combustible= 0.85q4 (PERDIDA DE ENERGA EN FORMA DE CALOR POR COMBUSTIN INCOMPLETA)q4=*23695.33*C KJ/KG*Cq5 (PERDIDA DE ENERGA EN FORMA DE CALOR POR HUMEDAD DEL AIRE ATMOSFRICO)q5=*1.8723 (-) KJ/KG*C= = w* = []*CW= humedad especifica Q6 (PERDIDA DE ENERGA EN FORMA DE CALOR QUE NO SE DETERMINAN (TRANSFERENCIA DE CALOR))Q6=PCi- KJ/KG*CPara la eficiencia:Calculo directo: nCALDERA= (Q1/pc) X 100Calculo indirecto: = 1- 6. Tabulacin de resultados:Reemplazando nuestros datos en las respectivas formulas tenemos: q1= mvapor/mcomb*(hs-hi)mcomb= COMB*(*D2*h/4)* 1/tReemplazando:mcomb= 832*(*0.622*0.023/4)* 1/15*60= 6.42 x 10-3 Kg/segmvapor= 129.5 KG/hora= 0.0359 Kg/segDE TABLA TERMODINAMICAhSALIDA= (SOBRECALENTADO)= 2750 KJ/KghINGRESO= (SUBENFRIADO)= 134 KJ/KgEntonces:q1= 0.0359/6.42 x 10-3 *(2750-134)= 14628 KJ/KG q2= 9**[4.18 (100- )+2257+1.8723 (-100)] = composicin en masa del H2 en el combustible=0.15Reemplazando:q2= 9*0.15*[4.18 (100-23)+2257+1.8723 (180-100)]=3683.67 KJ/KGC q3=*Cpgases (-) q3= = []*c C= composicin de masa de carbono en el combustible= 0.85Reemplazando:= []*0.85= 11.7 C= composicin de masa de carbono en el combustible= 0.85q3=11.7*1.0035*(180-22) = 1855.07 KJ/KgC

q4= =*23695.33*C= =*23695.33*C= 0.947 KJ/KGC q5= *1.8723 (-) KJ/KG*CLa frmula qumica del disel se puede considerar comoC12H23Adems para cualquier combustible se tiene:CnHm+ (n+m/4)(O2+3.76N2) nCO2+..Para el diesel2n=12 y m=23 entonces la relacin aire combustible ser: = = 14.59

= = w*= 0.014*14.59=0.2Entonces:q5= 0.2*1.8723 (180-22)=59.16 KJ/KGC q6=PCi- = 43200-(14628+3683.67+1855.07+0.947+59.16)= 43200-20226= 22973 kJ/kg

Eficiencia de la caldera:Mtodo 1: medicin directanCALDERA= (Q1/pc) X 100= (14628/46100) = 31.7%Mtodo 2: medicin indirecta:De = 3683.67+1855.07+0.947+59.16+22973= 28571.8 KJ/KgnCALDERA = 1- = 1-= 38%

7. Conclusiones:

Del ensayo se observa que la eficiencia de la caldera calculada de manera indirecta es poco mayor que la calculada de manera directa Las prdidas de calor ms significativas son debido a las que se producen por formacin de agua durante la combustin del H2 en el combustible