P2 = 3,5 P1 = 1 [bar]

T2 = 475,8 2

1

Tc = 310

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P4 = 12,25

P6 = 42,87

P8 = 150,1

T4 = 476

T6 = 476,7

T8 = 478,1

3

4

5

6

8

y = 0,6155

Compresores y refrigerantes

T10 = 100,5

P11 = 2 11 T11 = 83,62

Turbina

7

Válvula 10

T9 = 310 9 14

13

Separador

Intercambiador T13 = 111

T14 = 300

12 Líquido f = 0,2975 15 Diagrama de flujo para la licuación deNitrogen

Obtención de nitrógeno líquido a partir de nitrógeno gas a temperatura ambiente por el proceso mixto Linde-Claude. Cálculo también del balance exergético y el rendimiento Copyright J.I. Zubizarreta R$ = 'Nitrogen' T c = 310 r = 3,5

[K] Temperatura de enfriamiento con agua de refrigeración

Relación de compresión

Eff = 0,8

Eficiencia isoentrópica del compresor

Efft = 0,85

Eficiencia isoentrópica de la turbina de expansión

Compresor T1 = Tc P1 = 1

[bar]

h 1 = h R$ ; T = T 1 ; P = P 1 s 1 = s R$ ; T = T 1 ; P = P 1 P2 P1

= r

Presión en la 1ª etapa de compresión

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h 2;ID

= h R$ ; P = P 2 ; s = s 1

W c1

=

h 2;ID – h 1 Eff

Entalpía obtenida en la isoentropica

El trabajo efectivo es mayor por la pérdida de eficiencia y añade entalpía extra

h 2 = h 1 + W c1 Balance de entalpía total en el compressor real, que se asume adiabático y además aumenta la temperatura de descarga s 2 = s R$ ; h = h 2 ; P = P 2

propiedades para el estado 2

T 2 = T R$ ; h = h 2 ; P = P 2 P3 = P2

enfriamiento en la isobara

T3 = Tc h 3 = h R$ ; T = T 3 ; P = P 3

propiedades para el estado 3

s 3 = s R$ ; h = h 3 ; P = P 3 P4 P3

= r

Presión en la 2ª etapa de compresión

h 4;ID

= h R$ ; P = P 4 ; s = s 3

W c2

=

h 4;ID – h 3 Eff

Entalpía obtenida en la isoentropica

El trabajo efectivo es mayor por la pérdida de eficiencia y añade entalpía extra

h 4 = h 3 + W c2 Balance de entalpía total en el compressor real, que se asume adiabático y además aumenta la temperatura de descarga s 4 = s R$ ; h = h 4 ; P = P 4

propiedades para el estado 4

T 4 = T R$ ; h = h 4 ; P = P 4 P5 = P4

enfriamiento en la isobara

T5 = Tc h 5 = h R$ ; T = T 5 ; P = P 5

propiedades para el estado 3

s 5 = s R$ ; h = h 5 ; P = P 5 P6 P5

= r

Presión en la 3ª etapa de compresión

h 6;ID

= h R$ ; P = P 6 ; s = s 5

W c3

=

h 6;ID – h 5 Eff

Entalpía obtenida en la isoentropica

El trabajo efectivo es mayor por la pérdida de eficiencia y añade entalpía extra

h 6 = h 5 + W c3 Balance de entalpía total en el compressor real, que se asume adiabático y además aumenta la temperatura de descarga s 6 = s R$ ; h = h 6 ; P = P 6

propiedades para el estado 4

File:E:\EES32\Userlib\Examples\N2_mixto_asignatura.EES 21/07/2008 7:50:41 Page 3 EES Ver. 7.934: #994: For use only by students and faculty at the Universidad Politecnica Madrid, Madrid, Spain T 6 = T R$ ; h = h 6 ; P = P 6 P7 = P6

enfriamiento en la isobara

T7 = Tc h 7 = h R$ ; T = T 7 ; P = P 7

propiedades para el estado 3

s 7 = s R$ ; h = h 7 ; P = P 7 P8 P7

= r

Presión en la 4ª etapa de compresión

h 8;ID

= h R$ ; P = P 8 ; s = s 7

W c4

=

h 8;ID – h 7 Eff

Entalpía obtenida en la isoentropica

El trabajo efectivo es mayor por la pérdida de eficiencia y añade entalpía extra

h 8 = h 7 + W c4 Balance de entalpía total en el compressor real, que se asume adiabático y además aumenta la temperatura de descarga s 8 = s R$ ; h = h 8 ; P = P 8

propiedades para el estado 4

T 8 = T R$ ; h = h 8 ; P = P 8 P9 = P8

enfriamiento en la isobara

T9 = Tc h 9 = h R$ ; T = T 9 ; P = P 9

propiedades para el estado 9

s 9 = s R$ ; h = h 9 ; P = P 9 Cambiador Balance entálpico en el cambiador h 9 – h 10

·

1 – y

=

h 14 – h 13

·

1 – f

Balance global que incluye input/output del cambiador + salida de líquido y trabajo de la turbina W t = f · h 12 +

1 – f

· h 14 – h 9

h t;ID = h R$ ; P = P 11 ; s = s 9 W t1

=

h 15

= h 9 + W t1

h t;ID – h 9

· Efft

Siendo f la fracción de gas que se licúa. Para que el proceso sea viable ha de cumplirse que T9>T14 y f