Objetivo de su estudio:
La bomba calorimétrica permite la determinación del poder calorífico específico de una muestra, llevando a cabo su combustión en atmósfera de oxígeno. Para ello es necesario conocer la capacidad calorífica del sistema, la masa de muestra y el incremento de temperatura que origina la combustión en la celda de medición del calorímetro. En ocasiones es necesario corregir el valor de poder calorífico mediante la determinación de la denominada energía de extraños, en la que intervienen los medios de ignición, las sustancias auxiliares a la combustión y la formación y disolución de ácidos nítrico y sulfúrico, que pueden ser cuantificados mediante valoración o conociendo el análisis elemental de la muestra.
APLICACIONES
- Estudio de combustibles sólidos y líquidos
- Estudio de explosivos y propelentes
- Estudios nutricionales y metabólicos
- Estudio de materiales de deshecho
BASE TEORICA
La bomba calorimétrica es un dispositivo clásico usado para determinar el poder calorífico demuestras de combustible sólido y líquido a volumen constante. Básicamente, este dispositivoquema una muestra de combustible y transfiere el calor a una masa conocida de agua. El podercalorífico puede ser calculado a partir del peso de la muestra de combustible y el aumento de latemperatura del agua. El valor obtenido en una prueba de la bomba calorimétrica representa elcalor total de la combustión por unidad de masa de la muestra del combustible. Éste es el calorproducido cuando la muestra se quema, más el calor generado cuando el vapor de agua reciénformado condensa y se enfría a la temperatura de la bomba
.La determinación de poderes caloríficos es muy importante; los combustibles son una de las másgrandes comodidades del mundo, y su precio depende sobre todo de su poder calorífico. Esteexperimento también demuestra la primera ley de la termodinámica para una masa del control.
MAQUINAS TÉRMICAS: BOMBA DE CALOR, MOTOR TERMICO.
El estudio de la bomba calorimétrica se realiza para ganar una mejor comprensión de losprincipios de trabajo detrás de la bomba calorimétrica y también para descubrir el podercalorífico de un tipo de madera.
LEY DE CHARLES-GAY LUSSAC
A presión constante (isobárica), el volumen de un gas ideal, es directamente proporcional ala temperatura.
FORMULAS
Si se analiza el caso presentado en la figura 3.1, aplicando la ecuación Bernoulli se obtiene:
Donde
C: velocidad del fluido.
p: presión (el subíndice e indica entrada y s salida).
Z: altura.
g: aceleración de gravedad.
: corresponde al producto entre g y la densidad del fluido ().
Como Ce » Cs y Ze » Zs, , así el termino para la energía entregada por la bomba al fluido, expresada en altura es:
Esta bomba esta acoplada a un motor eléctrico monofásico, al cual se le suministra una potencia, Nelec dada por
:
Para calcular la potencia eje del motor eléctrico se dispone de un sistema de freno, mediante el cual se registra la fuerza del motor a una distancia, b, del eje de giro, de esta forma la calculamos mediante la expresión:
Conocidas estas dos potencias podemos calcular la eficiencia del motor eléctrico:
Continuando, con las características de la bomba. Como el motor está conectado con un sistema de transmisión por correa a la bomba, la potencia eje de la bomba se ve afectada por el rendimiento mecánico de dicha transmisión, así tenemos:
Por último la potencia útil, es decir la potencia suministrada al fluido es:
ALGORITMO:
#include <iostream>
using namespace std;
int main ()
{
int opcion;
do
{
cout<<"*** MENU *** \n\n";
cout<<" 1) calor transmitido \n\n";
cout<<" 2) velocidad calorifica \n\n";
cout<<" 3) temperatura \n\n";
cout<<"*************** \n\n";
cout<<" digite <0> para salir \n\n";
cout<<" elija una opcion -> "; cin>>opcion;
switch (opcion)
{
case 1:
{
cout<<"**** calor transmitido**** \n\n";
int Ti, Tf, Area , i;
float Qc, h;
Ti= 200;
cout<<" ingrese la temperatura final "; cin>> Tf;
cout<<" ingrese el coeficiente de transmision "; cin>> h;
cout<<" ingrese el area "; cin>>Area;
for (i=Tf; i<=Ti; i= i + 10)
{
Qc = h * Area * (Ti - i);
cout<< "para la temperatura final de: " << i <<" el calor es: "<< Qc << endl;
}
cout<<"*************** \n\n";
}; break;
case 2:
{
cout<<"**** velocidad calorifica **** \n\n";
int qc; // declaracion
float velocidad, area;
cout<<" ingrese el calor transmitido "; cin>> qc;
cout<<" ingrese el area inicial "; cin>>area;
while (area <=20)
{
velocidad = qc / area;
area = area + 0.5;
cout<<" la velocidad para el area de: " << area <<" la velocidad es "<< velocidad << endl;
}
cout<<"*************** \n\n";
}; break;
case 3:
{
cout<<"**** temperatura **** \n\n";
int v,p; // declaracion
float t;
cout<<" ingrese el volumen "; cin>> v;
cout<<" ingrese la presion "; cin>>p;
while (t>=1)
{
t = v * p;
cout<<" la temperatura es de "<<t << endl;
}
cout<<"*************** \n\n";
}; break;
}//fin del switch
} while (opcion !=0); //fin del do while
cout<<endl<<endl;
system ("pause");
return 0;
} // fin del programa
