LT_P11_CoefJouleThomson_A - Axel

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COEFICIENTE DE JOULE-THOMSON
Universidad Nacional Autónoma de México
Facultad de Ingeniería
División de Ciencias Básicas
Laboratorio de Termodinámica
Práctica No. 11 
CONCEPTOS TEÓRICOS
 Las válvulas de estrangulamiento son dispositivos de diferentes tipos que
restringen el flujo de un fluido, lo que provoca una caída relevante de
presión.
 Existen diferentes tipos de válvulas, entre las mas relevantes son: válvulas
ajustables, tubos capilares y tapones porosos.
CONCEPTOS TEÓRICOS
 Análisis energético de una válvula de estrangulamiento
 Balance de masa
�̇�𝑚1 = �̇�𝑚2
𝑘𝑘𝑘𝑘
𝑠𝑠
 Balance de energía
�̇�𝑄𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛 + �̇�𝑊𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛 = �̇�𝑚 𝑔𝑔 𝑧𝑧2 − 𝑧𝑧1 +
1
2
𝑣𝑣22 − 𝑣𝑣12 + ℎ2 − ℎ1
𝐽𝐽
𝑠𝑠
1 2
CONCEPTOS TEÓRICOS
�̇�𝑄𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛 + �̇�𝑊𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛 = �̇�𝑚 𝑔𝑔 𝑧𝑧2 − 𝑧𝑧1 +
1
2
𝑣𝑣22 − 𝑣𝑣12 + ℎ2 − ℎ1
𝐽𝐽
𝑠𝑠
Consideraciones:
 No existe transferencia de calor.
 No existe algún tipo de trabajo.
 El cambio de la energía potencial es despreciable.
 El cambio de energía cinética es despreciable.
CONCEPTOS TEÓRICOS
 Simplificando la ecuación queda de la siguiente manera:
𝒉𝒉𝟐𝟐 = 𝒉𝒉𝟏𝟏
Por esta razón una válvula de estrangulamiento se denomina un
dispositivo isentálpico.
CONCEPTOS TEÓRICOS
Coeficiente de Joule-Thomson:
 Este coeficiente describe el comportamiento de la
temperatura de un fluido durante un proceso de
estrangulamiento (h = cte)
Se define como:
𝝁𝝁𝑱𝑱𝑱𝑱 =
𝝏𝝏𝑱𝑱
𝝏𝝏𝝏𝝏 𝒉𝒉
CONCEPTOS TEÓRICOS
Líneas de entalpía constante de una sustancia
en un diagrama P-T (Yanus A. Cengel, 2015)
El coeficiente de Joule-Thomson relaciona el cambio
de temperatura con el cambio de la presión durante
un proceso isentálpico.
Si:
𝜇𝜇𝐽𝐽𝐽𝐽 < 0; la temperatura aumenta.
𝜇𝜇𝐽𝐽𝐽𝐽 = 0; la temperatura permanece constante.
𝜇𝜇𝐽𝐽𝐽𝐽 > 0; la temperatura disminuye.
CONCEPTOS TEÓRICOS
DESARROLLO 
1. Con el uso de tablas de propiedades termodinámica computarizadas (CATT3) se
obtiene el valor de las entalpias antes y después del estrangulamiento. Estas tablas se
encuentran disponibles en las computadoras ubicadas en las salas G001 y G002 del
Laboratorio de Termodinámica.
2. Con los valores obtenidos de las tablas computarizadas.
3. Calcular la calidad del vapor se utilizará la siguiente expresión.
𝒙𝒙𝒗𝒗 =
𝒉𝒉𝒎𝒎𝒎𝒎𝒎𝒎𝒎𝒎𝒎𝒎𝒎𝒎 − 𝒉𝒉𝒇𝒇
𝒉𝒉𝒈𝒈 − 𝒉𝒉𝒇𝒇
P1man
[Pa]
P1abs
[Pa]
T1
[°C]
P2man 
[Pa]
P2abs
[Pa]
T2
[°C]
h2
[kJ/kg]
xv
(calidad)
μJ-T
[°C/Pa]
 Cengel,Yunus A. Boles, Michael A.Termodinámica. Octava edición. México, 2015.
 Rolle, Kurt C. Termodinámica. Sexta edición. México 2006. Editorial PEARSON
Prentice hall.
BIBLIOGRAFÍA
 Diapositiva 2:
 Figura 1. Extraída de: https://www.arqhys.com/wp-content/uploads/2017/03/tipos-de-valvula.jpg
 Figura 2. Extraída de: http://industrial-automatica.blogspot.com/2010/09/valvulas-de-flujo-caudal.html
 Figura 3. Extraída de: https://www.amazon.es/roscada-hembra-v%C3%A1lvula-estrangulamiento-
neum%C3%A1tica/dp/B01EZZG1A8
 Diapositiva 3:
 Figura 4. Extraída de: https://www.arqhys.com/construccion/fotos/construccion/valvula-de-compuerta-300x300.jpg
 Figura 5. Extraída de: https://spanish.alibaba.com/product-detail/copper-capillary-tube-with-nut-510508202.html
 Figura 6. Extraída de: https://spanish.alibaba.com/p-detail/foundry-ladle-porous-plug-2022916072.html
REFERENCIAS
https://www.arqhys.com/wp-content/uploads/2017/03/tipos-de-valvula.jpg
http://industrial-automatica.blogspot.com/2010/09/valvulas-de-flujo-caudal.html
https://www.amazon.es/roscada-hembra-v%C3%A1lvula-estrangulamiento-neum%C3%A1tica/dp/B01EZZG1A8
https://www.arqhys.com/construccion/fotos/construccion/valvula-de-compuerta-300x300.jpg
https://spanish.alibaba.com/product-detail/copper-capillary-tube-with-nut-510508202.html
https://spanish.alibaba.com/p-detail/foundry-ladle-porous-plug-2022916072.html
Elaborado por:
M. en I. Javier Alejandro Rosas Flores
Revisado por:
Jefe de Academia de Termodinámica:
Ing. Martín Bárcenas Escobar
Jefa de Academia de Laboratorios:
Q. Antonia del Carmen Pérez León
Jefa de Departamento de Física y Química:
Q. Esther Flores Cruz
Responsable de Laboratorio de Termodinámica:
Ing. Alejandro Rojas Tapia
Profesores:
M. en I. Abraham Martínez Bautista
M. en I. Omar de Jesús Pérez
I.Q. Miriam Arenas Sáenz
Ing. Ma. Guadalupe Pérez Hernández
Ayudante de profesor:
Miriam del Carmen Medina López
	Coeficiente de joule-thomson
	Conceptos teóricos
	Número de diapositiva 3
	Conceptos teóricos
	Conceptos teóricos
	Conceptos teóricos
	Conceptos teóricos
	Conceptos teóricos
	Desarrollo 
	Número de diapositiva 10
	Número de diapositiva 11
	Número de diapositiva 12