UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO

TRABAJO DE TERMODINAMICA I

NOMBRE: Francisco Paguay

NIVEL: Tercero “A” ESCUELA: Ingeniería Industrial

FECHA: 15 de diciembre 2013

TEMA: DIAGRAMA DE MOLLIER

Diagrama H-S (entalpía-entropía) o Diagrama de Mollier, es un diagrama común, pues permite representar con facilidad evoluciones reales y estudiar las variaciones de entalpía. Esto último es clave al momento de estudiar intercambios de calor y trabajo basándose en el primer principio.

El Diagrama de Mollier nos permite identificar algunos aspectos y usos las cuales se describen a continuación:

Aspectos generales de diagrama de Mollier: representación H-S, zonas principales en el diagrama, rectas de condensación.

Uso práctico de diagrama de Mollier: como utilizar el diagrama en el caso de las evoluciones más usuales.

ASPECTOS GENERALES DEL DIAGRAMA DE MOLLIER

El diagrama de Mollier es una representación de las propiedades del agua y vapor de agua. Se usa un sistema principal de coordenadas H-S (Entalpía-Entropía).

En el diagrama la línea de saturación (borde de la campana de cambio de fase) es una línea de importancia.

Separa la zona de líquido saturado de la zona de vapor sobrecalentado. Dentro de la campana de cambio de fase las isóbaras se confunden con las isotermas. Es decir si la condensación es a presión constante, también será a temperatura constante. Una propiedad importante de estas líneas de condensación es que son rectas.

El punto de origen del diagrama de Mollier (coordenadas 0) es a 1 atm. de presión y 0ºC de temperatura. Allí se fija a la entropía y entalpía con valor 0.

Los diagramas de Mollier usuales solo representan una porción del espacio completo H-S. Esta representación se limita a las temperaturas y presiones más usuales y en general se excluye la zona de líquido saturado o subsaturado.

USO PRÁCTICO DEL DIAGRAMA DE MOLLIER

En este párrafo daremos las indicaciones más básicas para el uso de este diagrama. Mayores detalles se verán en los párrafos sobre los ciclos termodinámicos de vapor.

a) Aspectos generales:

En la figura se ilustra el diagrama de Mollier en general. Al usar los ejes H-S se tiene la enorme ventaja de que es sencillo poder determinar los intercambios de calor y trabajo para casi cualquier evolución. Basta aplicar el primer principio. En efecto:

∆H = ∆Q - ∆Wtec

Si la evolución es adiabática, la variación de entalpía da directamente el trabajo técnico realizado. Además si la evolución es sin roce, será una identrópica (vertical).

b) Zona de campana de cambio de fase:

Dentro de la campana de cambio de fase se debe tener claro que las isotermas y las isóbaras se confunden en una línea única que llamamos rectas de condensación. En el diagrama se lee directamente la presión. Para leer la temperatura es necesario subir por la recta de condensación y leer la temperatura en x=1 (línea de vapor saturado).

Las otras líneas de importancia en esta zona son las líneas de igual título. Definiremos al título x del vapor como:

x = Masa Vapor saturado liq. + vap. satur.

No olvidar que un líquido está saturado cuando está en equilibrio con su fase vapor. Asimismo el vapor está saturado cuando está en equilibrio con la fase líquida. Por lo tanto el concepto de título representa la fracción de vapor saturado que existe en una masa unitaria de líquido y vapor saturado.

El concepto de título no tiene sentido fuera de la campana de cambio de fase.

c) Zona de vapor sobrecalentado:

En esta zona se separan las isóbaras de las isotérmicas. Además de la información obvia que se extrae directamente del diagrama (Entalpía y Entropía en un punto), se puede además obtener información adicional. En efecto se puede:

Calor específico a presión constante: En la zona de vapor sobrecalentado la pendiente de la isóbara está relacionada con Cp, en efecto Cp = dQ/dT ; por lo tanto si uno supone un calentamiento isobárico se tiene que dQ = dH o bien DQ = DH para un valor de DT razonable (por ejemplo 5 a 10ºC).

Calor específico a volumen constante: Si en el diagrama de Mollier aparecen las isócoras (líneas de volumen específico constante) tamién es posible obtener los valores de Cv en diferentes partes de la zona de vapor sobrecalentado usando un método análogo al anterior.

USO BÁSICO DEL DIAGRAMA:

En la explicación que sigue, supondremos que están usando el diagrama de Mollier que empleamos en clases. Este tiene unidades MKS y es un diagrama que representa solo una zona de interés especial.

Los puntos a tomar en cuenta son:

Trabajo dentro de la campana de cambio de fase. Trabajo en zona de vapor sobrecalentado.

BIBLIOGRAFIA

http://www.cec.uchile.cl/~roroman/cap_07/cap_07.htm