Taller de Termodinamica Kendry...!

TALLER DE TERMODINÁMICA Desarrollo el siguiente taller de manera individual. Debe enviarlo a mi correo electrónico el próximo lunes 27 de febrero. 1. Determine la fase y las propiedades para el agua en cada uno de los siguientes casos: Presión (MPa) 18 1 1 0.01 0.2 0.03119

V (m3/kg) 0.003 0.00109045 0.2 0.0010009952 0.90099 1

Temperatura (°C) 357.06 150 200 10 130 70

Fase MEZCLA LIQUIDO COMPRIMIDO VAPOR SOBRECALENTADO LIQUIDO COMPRIMIDO VAPOR SOBRECALENTADI MEZCLA

DESARROLLO #1 a) 18MPa

V=0.003m3/kg

T=357.06 °C

MEZCLA

Vf = 0.100840 m3/kg Vg = 0.007489 m3/kg VVg

0.003 m3/kg 0.100840 m3/kg

b) 1MPa T= 150°C 5MPa T (°C) 140 150 160

V (m3/kg) 0.0010768 y 0.0010988

y = ((0.0010988-0.0010768)/(160-140))*(150-140)+0.0010768 y = 0.0010878

10MPa T (°C) V (m3/kg) 140 0.0010737 150 y 160 0.0010953 y = ((0.0010953-0.0010737)/(160-140))*(150-140)+0.0010737 y = 0.0010845 m3/kg LIQUIDO COMPRIMIDO c) T = 200°C V= 0.2 m3/kg Vg = 0.12736 m3/kg Vf =0.001157 m3/kg

V> Vg V> Vf

VAPOR SOBRECALENTADO d) 0.01MPa

T= 10°C

5MPa T (°C) 0 10 20

V (m3/kg) 0.0009977 y 0.0009995

y = 0.0009986 m3/kg 10MPa T (°C) V (m3/kg) 0 0.0009952 10 y 20 0.0009972 y = 0.0009962 m3/kg

10°C P (MPa) 0.01 5 10

V (m3/kg) y 0.0009986 0.0009962

y = 0.0010009952 e) 0.2MPa T = 130°C T (°C) 120.23 130 150

LIQUIDO COMPRIMIDO Tsat = 120.23°C T > Tsat

V (m3/kg) 0.8857 y 0.9596

y = 0.9099 m3/kg VAPOR SOBRECALENTADO f) T = 70°C

V =1 m3/kg

P = 31.19kPa *(1MPa/1000kPa) P = 0.03119MPa Vf = 0.001023 m3/kg Vg = 5.042 m3/kg MEZCLA

V > Vg V < Vf

2. Determine el estado y completa la información para el refrigerante R-22. Presión (MPa) 1.9431

Temperatura (°C) 50

V (m3/kg) 0.5

1.0

20

0.02593

0.1 1.9431 0.2 2

-22.07 50 -20 51.22

0.1 0.3 0.09262 0.012

a) T=50°C P = 1.9431MPa

DESARROLLO #2 V= 0.5 m /kg Vg = 0.01161 m3/kg V > Vg 3

VAPOR SOBRECALENTADO b) P = 1.0MPa

T = 20°C

Psat = 0.9104MPa P > Psat LIQUIDO COMPRIMIDO c) V (m3/kg)= 0.1 T (°C) V (m3/kg) -22 0.09970 y 0.1 -24 0.10744 Interpolamos y nos queda: y = -22.07 T (°C) P (MPa) -22 0.22693 -22.07 y -24 0.20965 Interpolamos y tenemos que: y = 0.2263

V =0.02593 m3/kg

Fase VAPOR SOBRECALENTADO LIQUIDO COMPRIMIDO VAPOR SOBRECALENTADO VAPOR SOBRECALENTADO VAPOR SOBRECALENTADO VAPOR SOBRECALENTADO

V (m3/kg) 0.09970 y 0.10744

T (°C) -22 -22.07 -24

Interpolamos y nos queda: y =0.0999709 Entonces V > Vg VAPOR SOBRECALENTADO V = 0.3 m3/kg

d) T = 50°C P = 1.9431MPa

Vg = 0.01161 m3/kg V > Vg VAPOR SOBRECALENTADO e) P = 0.2MPa T = -20°C Psat = 0.24529MPa

V = 0.09262 m3/kg

P Vg VAPOR SOBRECALENTADO

3. Proporcione la fase y el volumen específico para:

a. Agua (275°C y 5 MPa) Psat = 5.942MPa

Vg = 0.03279 m3/kg Vf = 0.001317 m3/kg

P < Psat VAPOR SOBRECALENTADO

b. Aire (20°C y 200 kPa)

c. NH3 (65°C y 600 kPa) P = 600 kPa = 0.60 MPa Tsat = 9.27 ºC T = 65ºC

T > Tsat

T (ºC) V (m3/kg) 60 0.25981 65 y 80 0.27783 Interpolamos y nos queda: y = 0.2643 VAPOR SOBRECALENTADO

d. R-12 (-5°C y 200 kPa) P =200kPa= 0.20MPa

T = -5ºC Tsat = -12.53ºC T (ºC) -2.93 -5 -7.42

V (m3/kg) 0.7111 y 0.1040

Interpolamos y nos queda que. y = 0.7078 P (MPa) 0.28 y 0.24

V 0.7111 0.7078 0.7040

Interpolamos y nos queda que: y= 0.26 T >Tsat P < Psat VAPOR SOBRECALENTADO

4. ¿Cuál es la diferencia entre líquido saturado y líquido comprimido?

R=/ para la temperatura dada, el liquido que existe a esta temperatura y presión se llama liquido saturado y el liquidó que esta por debajo de la temperatura de saturación se llama liquido subenfriado o liquido comprimido. De lo anterior deducimos que un LIQUIDO SATURADO es un liquido a punto de EVAPORARSE, el cual se encuentra en la línea de saturación; mientras que un LIQUIDO COMPRIMIDO es un liquido que no esta a punto de EVAPORARSE, por lo que la presión a la que esta expuesta es mayor que la presión de saturación y su temperatura es menor que la temperatura de saturación.

5. Represente un proceso de evaporación de una sustancia pura en un diagrama T-v el proceso de cambio de fase del agua a una presión de 1 atm (0,01 MPa). Si repetimos el proceso para varias presiones podemos elaborar el diagrama T-v. Si fijamos la presión a 1 MPa por ejemplo, el agua hervirá a una temperatura mucho mas alta (179,9 oC) y segundo el volumen especifico del liquido saturado es mas grande y el del vapor saturado mas pequeño que los valores correspondientes a 1atm, es decir la línea horizontal que conecta los estados liquido y vapor saturado es más corta, de tal manera que a medida que aumentamos la presión esta línea de saturación se acorta y se convierte en un punto a la presión de 22,06 MPa (para el caso del agua). Este punto se llama punto critico y se define como el punto en el que los estados de liquido saturado y de vapor saturado son idénticos.

La temperatura, la presión y el volumen específico de una sustancia en el punto crítico se denominan, respectivamente, temperatura critica Tcr, presión critica Pcr y volumen especifico critico vcr. Para el agua Tcr = 373,95 oC, Pcr = 22,06 MPa y el vcr = 0,003106 m3/kg.

6. ¿Qué es la calidad?¿Tiene algún significado en la región de vapor sobrecalentado? R=/La CALIDAD (x) es la cantidad de masa de vapor existente en la Mezcla de Liquido y Vapor. x= masa de vapor / masa total en la región de liquido comprimido y la región de vapor sobrecalentado la calidad es muy importante debido a que es en la región de mezcla saturada de liquido-vapor o región húmeda donde se encuentra todos los estados que abarcan ambas fases en equilibrio. Recordemos que cuando hablamos de líquido comprimido nos referimos a una sola fase presente. Esto ocurre también con el vapor sobrecalentado.

7. Un recipiente rígido, sellado, (olla de presión) tiene un volumen de 35 ft3 y contiene 2 lbm, y se calienta hasta 400°F. ¿Cuál es la presión en este punto y en qué fase se encuentra el agua? 2lbm=0.90kg Kg/Kmol=0.90kg/ (18Kmol) =0.05 kg/Kmol 35ft3=0.99m3 100*f=477.6 K PV=nRT  P= nRT/V  P= [(0.05kg/Kmol)*(8.314(kPa*m3)/(kg/Kmol*K)*(477.6K)]/(0.99m3)] P=220.598 kPa

8. La presión atmosférica promedio en una ciudad es de 74.25 kPa. Determine la temperatura (°C) a la cual hierve el agua. 1 kPa = 0.0101972atm 74.25 kPa = 0.0101972 (74.25) = 0.7571421 atm Si el H2O a 1 atm hierve a 100ºC a 0.7571421 atm hierve a 75.71421ºC

9. Complete la siguiente tabla para el agua:

T( ºC)

P( kPa)

V(m3/kg)

Descripción de fase

140

0.3613

0.48

MEZCLA

170.43

800

0.2404

Líquido saturado

25

750

43.36

LIQUIDO COMPRIMIDO

500

3500

0.130

LIQUIDO COMPRIMIDO

DESARROLLO#9

a) T = 140ºC

V = 0.48 m3/kg Vf = 0.0001080 m3/kg Vg = 0.5089 m3/kg

V > Vf V < Vg

MEZCLA

b)

P = 800kPa = 0.8MPa T = 170.43ºC Vf =0.001115 m3/kg

Vg = 0.2402 m3/kg

LIQUIDO SATURADO

c) T = 25ºC

P = 750kPa Psat = 3.169 kPa

V = 0.001003 m3/kg P > Psat

LIQUIDO COMPRIMIDO

d)

T = 500ºC

T (ºC)

700 y 800

V = 0.130 m3/kg

V (m3/kg)

0.12699 0.130 0.14056

Interpolamos y nos queda:

y= 722.18

V (m3/kg)

P(MPa)

0.12699

3.5

0.130

y

0.14056

3.5

Interpolamos y nos queda:

y= 3.5MPa*(1000kPa/1MPa)

y= 3500kPa

Tsat= 722.18ºC T=500ºC

T