Teoría Intercambiadores de Calor

Teoría Intercambiadores de Calor

Esta clase es densa, así que, os recomiendo que la estudiéis en varias sesiones y revisionando las mismas para aclarar bien los conceptos antes de pasar a la sesión siguiente; de hecho, el vídeo está preparado para que podáis trabajar por sesiones.

Mucho ánimo

Abrazos luisferianos.

Seminario Convección

Seminario Convección

En esta clase os explico como se calcula la constante de transmisión de calor por convección con los cuatro números adimensionales Nu, Pr, Gr y Re. Al principio puede ser un poco tedioso porque son ideas nuevas para vosotras y vosotros, pero estoy seguro que bastará con que veais el vídeo dos veces para que lo entendáis a la perfección; y si no es así… ya sabéis: me mandas un mail.

Abrazos luisferianos.

Teoría transferencia de calor

Teoería transferencia de calor

Os dejo la teoría de la primera parte del tema 5: transferencia de calor. Muy muy muy fácil… os lo aseguro. No dudes en preguntarme lo que necesites aclarar.

Existe una errata cuando se calcula el flujo de calor por conducción a una tubería hueca. Al resolver la ecuación diferencial, el resultado NO es ln (r2-r1) ; debería ser ln r2 – ln r1, esto es, ln (r2/r1). Perdonad y gracias a los que me advirtieron del error. Abrazos luisferianos.

Abrazos luisferianos

Transferencia de calor. Coeficiente global de transmisión de calor

Transferencia de calor. Coeficiente global de transmisión de calor

Primera clase de transferencia de calor (la primera parte del útlimo de los temas). Es muy fácil, pero por ello no deja de ser muy importante para entender el resto de este tema. Adelante con ella.

Abrazos luisferianos.

Flujo de fluidos. Pérdidas energéticas

Flujo de fluidos. Pérdidas energéticas

Os dejo la clase relativa al cálculo de pérdidas energéticas en un flujo de fluidos. Estudiadla y hacedme llegar todas las dudas que tengáis.

Abrazos luisferianos.

Flujo de fluidos: teoría

Flujo de flluidos: teoría

Estimadas alumnas y alumnos, os dejo la clase de teoría del tema 4. Disfrutadla y, ya sabéis, hacedme llegar al mail todas las dudas que tengáis.

Abrazos luisferianos.

Ejercicios extra de examen (Gestión de Residuos)

Ejercicios extra de examen (Gestión de Residuos)

Os dejo, para que practiquéis, ejercicios de exámenes de convocatorias pasadas.

5.- Valora, desde un punto de vista energético, la posibilidad de utilización del siguiente residuo:

(0.5 puntos)

6.- Si se pretende gasificar el material de la pregunta 5, sabiendo que sería necesario combustionar un 23 % del material para garantizar la autosuficiencia térmica del proceso, determina el rendimiento energético (MJ/kg de combustible) de gas caliente (energía química y energía térmica), sabiendo que el humo generado a 500 ºC se introduce en un intercambiador de calor pirotubular para calentar de 20 a 90 ºC un flujo de 2 kg/s de agua.

Consideraciones:

  • Considera las siguientes reacciones de gasificación
  • CHO (sin ajustar) + H2O H2 + CO
  • la reacción Water-Gas Shift CO + H2O H2 + CO2 en la que sólo reacciona el 50% en mol del CO generado en la reacción anterior
  • que un 3 % del carbono del residuo se destina a la siguiente reacción:

C + 2H2 → CH4

no hay limitaciones de humedad.

  • ΔHCO: 10,10 MJ/kg CO
  • ΔHH2: 10,788 MJ/m3 H2
  • ΔHCH4: 48,1 MJ/kg CH4
  • Densidad del H2 0.0899 kg/m3 en las condiciones de caldera (no supongas Condiciones Normales)

Cualquier otra constante que necesites será proporcionada durante el examen por el profesor.

b) Comenta el resultado obtenido

5.- Una central térmica produce energía eléctrica a partir de un carbón que presenta la siguiente composición (los porcentajes son dados en peso):

C: 75%; H: 3%; S: 1%; el resto es material mineral incombustible.

La administración local del municipio en el que se encuentra la central pretende aprobar una nueva legislación en la que se prohíbe la emisión de más de 0.010 kg de SO2/kg de combustible total quemado.

Para poder cumplir con la nueva legislación, el becario en prácticas de la central propone realizar una co-combustión con residuo biomásico. Haciendo un estudio de la zona próxima a la central, se encuentra disponibilidad de las siguientes biomasas:

Residuo 1.

Residuo 2

  1. Estudiando las analíticas de los dos residuos, indica si es factible un aprovechamiento energético de los mismos. Justifica tu respuesta e indica que tipo de aprovechamiento energético utilizarías (considera la posibilidad de utilizar pretratamientos) (1 punto)
  2. Selecciona el residuo más adecuada para el proceso de co-combustión indicado en el enunciado. Justifica tu respuesta. (0.5 puntos)
  3. ¿Cuántos kg de residuo se deberían quemar por cada kg de carbón introducido en caldera para poder cumplir la nueva legislación?. ¿Cuántas toneladas de CO2 se emitirían a la atmósfera? ¿Aprobarías la decisión tomada? (3.5 puntos)

6.- A partir del residuo indicado en la analítica:

Property

Unit

Value

Std dev

Det lim

Lab

Date

Method

Remarks

ar

dry

daf

 

Proximate Analysis

   

Moisture content

wt%

9.48

← Edit

           
   

Ash content

wt%

2.68

2.96

             
   

Volatile matter

wt%

72.13

79.68

82.11

           
   

Fixed carbon

wt%

15.71

17.36

17.89

       

Calculated

 
 

Ultimate Analysis

   

Carbon

wt%

41.41

45.75

47.15

       

Measured

 
   

Hydrogen

wt%

6.45

7.12

7.34

       

Measured

 
   

Nitrogen

wt%

2.59

2.86

2.95

       

Measured

 
   

Sulphur

wt%

0.15

0.17

0.18

       

Measured

 
   

Oxygen

wt%

35.99

39.76

40.97

       

Calculated

 
   

Total (with halides)

wt%

100.00

100.00

100.00

       

Calculated

 
 

Calorific Values

   

Net calorific value (LHV)

MJ/kg

15.30

17.16

17.68

           
   

Gross calorific value (HHV)

MJ/kg

16.94

18.71

19.28

           
   

HHVMilne

MJ/kg

17.98

19.87

20.47

       

Calculated

 

Chemical Analyses

 

Halides

   

Chlorine (Cl)

mg/kg

12 491.8

13 800.0

14 220.9

       

Measured

 

Se pretende realizar una gasificación en la se desarrollen las siguientes reacciones:

Combustión exotérmica de la biomasa

CHO (sin ajustar) + O2 → CO2 + H2O ∆H = -395.400 KJ/mol de biomasa

Gasificación endotérmica de la biomasa

CHO (sin ajustar) + H2O → H2 + CO ∆H= 28441 kcal/mol de biomasa

Reacción Water-Gas Shift

CO + H2O → H2 + CO2 ∆H=-42.000 kJ/mol de CO

(en ningún caso, el agua actuará como agente limitante de las reacciones)

1 cal = 4,18 J

a) Indica, según la analítica, para qué valorizaciones utilizarías esta material

b) ¿Qué porcentaje de la biomasa introducida en el reactor se destinará a combustionar y qué porcentaje a gasificar para que el reactor se mantenga energéticamente?

c) ¿Qué porcentaje de aire, referido al estequiométrico, se necesita para realizar el proceso según la condición fijada en el apartado a?

4.- Se quiere instalar una planta de generación eléctrica a partir de biomasa residual procedente de residuos agrarios con una capacidad de 3 MWe, funcionando una media de 5.000 horas anuales. El dibujo adjunto muestra las dos posibles ubicaciones de la planta, en torno a 12 municipios (M1, M2,… a M12) indicando las distancias entre los mismos y el tipo de vía de comunicación.

Se estima que:

– cada municipio tiene una superficie total dedicada a la variedad cerealística considerada para combustión en la central de 900 ha

– el rendimiento en producción de paja de la variedad cerealística considerada es de 4,5 t/ha

– las dimensiones de alpaca son constantes para todos los municipios, estableciéndose en 80x80x120 cm3 y como máximo, se pueden apilar 4 alpacas en vertical. La densidad de las alpacas es de 80 kg/m3.

– la ubicación 1 tiene a su disposición, además de la superficie necesaria para ejecutar el proyecto, una extensión de 9 ha. La ubicación 2 tiene a su disposición, aparte de la superficie necesaria para ejecutar la instalación, una extensión de 18 ha.

– la analítica de la biomasa a utilizar se muestra en la pregunta III.

– sin contradecir los datos del ejercicio, puedes añadir, justificando adecuadamente, todos los supuestos (con fundamento real) que consideres necesarios para la realización del ejercicio. SE VALORARÁ QUE EL CÁLCULO SE ADAPTE LO MÁS POSIBLE A UN CASO REAL.

Se pide:

  1. Proponer y justificar (con todos los argumentos posibles) la ubicación más adecuada para la planta de generación eléctrica.
  2. Establece un programa de actuación sobre la biomasa de los diferentes municipios, indicando sobre qué municipios se actúa en cada año y cómo se realizará la gestión de la biomasa, desde que se forma la alpaca hasta que esta llega a caldera. Advierte que la respuesta dependerá de la ubicación seleccionada para la planta.
  3. Propón (justificando correctamente) y describe un tipo de caldera para esta instalación.
  4. Calcula las toneladas de CO2 emitidas a la atmósfera en un año, por cada kg de residuo que se introduce a caldera, si combustionaras el primero de los residuos de la pregunta 3, tras el proceso de secado al 5%.

Abrazos luisferianos.

Flujo de fluidos (I)

Flujo de fluidos (I)

Empezamos con los problemas del tema 4: flujo de fluidos. Los que te muestro en esta entrada, aunque son los problemas más sencillos, son más que interesantes para afianzar el sentido de las dos ecuaciones más importantes en este tema: la ecuación de continuidad y la ecuación de Bernoulli.

Abrazos lusiferianos.

Balance de materia discontinuo

Balance de materia discontinuo

Os dejo los problemas 1 y 3 de la lista de balances de materia discontinuos. La diferencia básica entre los dos consiste en que el primero lo resuelvo buscando un dx/dt, mientras que el segundo lo resuevlo buscando un dm/dt, lo que se decide en base al enunciado.


Cualquier duda que tengáis, hacedmela llegar. Párrafo

Abrazos luisferianos.

Balance simultáneo a más de un componente

Balance simultáneo a más de un componente

Os dejo el último problema de balances continuos sin reacción química. Es más importante entenderlo todo que estudiarlo sin razonar. Es el problema 3 del examen 7 del Solucionario.

Cualquier duda que tengáis, hacedmela llegar.

Abrazos luisferianos.