Ejercicios Wark

3.6. Complétese la siguiente tabla de propiedades del agua. Indíquese el análisis.
| P, psia | T, ºF | v,ft3/lbm | u, Btu/lbm | x |
(a) | (11,529) | 200 | (30,91) | 1.000 | (0,92) |
(b) | 80 | (312,07) | (0,01757) | 282,0 | (0) |
(c) | 140 | (700) | 4,86 | (1.251,2) | (1) |
(d) | (0,9503) | 100 | 350,0 | (1.043,5) | (1) |

a) Datos: T=200 ᵒF; u = 1.000Btulbm
Incógnitas: P, v, xTablas: en saturación → uf < u < ug
Entonces: P = 11,529psia

uf = 168,04Btulbm ; ug = 1.074,2Btulbm
1.000=1-x168,04+x*1.074,2
x=0,92
→ v=1-0,920,01663+0,92*33,6=30,91 ft3lbm

b) Datos: P = 80psia ; u = 282,0Btulbm
Incógnitas: T, v, x

Tablas: en saturación → uf = u
Entonces: T = 312,07 ᵒF
v = vf = 0,01757ft3lbm
x = 0
c) Datos: P = 140psia ; v = 4,86ft3lbmIncógnitas: T, u, x
Tablas: en saturación → vg < v
Entonces: tablas vapor sobrecalentado
T = 800 ᵒF
u = 1.251,2Btulbm
x = 1
d) Datos: T = 100ᵒF ; v = 350,0ft3lbm
Incógnitas: P, u, x

Tablas: en saturación → vg = v
Entonces: P = 0,9503 psia
u = ug = 1.043,5Btulbm
x = 1
3.9. Complétese la siguiente tabla de propiedades del refrigerante 134ª. Indíquese el análisis.
| P,bar | T, ºC | v,m3/kg | u, kJ/kg | x |
(a) | (3,3765) | 4 | (0,0517) | 204,8 | (0,86) |
(b) | 6,0 | (21,58) | 0,0341 | (238,74) | (1) |
(c) | 2,8 | 20 | (0,07972) | (243,59) | (1) |
(d) | 4,0 | (70) | (0,06641) | 284,75 | (1) |

a) Datos: T = 4 ᵒC; u = 204,8KJkg
Incógnitas: P, v, x
Tablas: en saturación → uf < u < ug
Entonces: P = 3,3765bar
uf = 55,08KJkg ; ug =229,27KJkg
204,8=1-x55,08+x*229,27
x=0,86
→ v=1-0,860,7801*10-3+0,86*0,06=0,0517 m3kg
b) Datos: P = 6bar ; v = 0,0341m3kg
Incógnitas: T, u, x
Tablas: en saturación → vg = v
Entonces: T = 21,58 ᵒC
u = ug = 238,74KJkg
x = 1
c) Datos: P = 2,8bar ; T = 20 ᵒC
Incógnitas: v, u, x
Tablas: en saturación → Psat > P
Entonces: tablas vapor sobrecalentado
v = 0,07972m3kg
u =243,59KJkg
x = 1
d) Datos: P = 4bar ; u = 284,75KJkg
Incógnitas: T, v, x

Tablas: en saturación → ug < u
Entonces: tablas vapor sobrecalentado
T = 70 ᵒC
v = 0,06641m3kg
x = 1

3.20. Se enfría a volumen constante vapor de agua a 300 psia y 450 ºF hasta que la presión alcanza el valor de 50 psia. Determínese la energía interna en el estado final y hágase un esquema del proceso en undiagrama Pv.
Estado1 Estado2
P1=300 psia P2=300 psia
T1=450 ℉ v1=v2=1,636 ft3lbm
Tablas: v1=1,636 ft3lbm
En el Estado2 con tablas de saturación: vf < v < vg
→vf=0,01727ft3lbm ; vg=8,52ft3lbm
⇒ 1,636=1-x0,01727+x*8,52
x=0,19
Así: u2=1-0,19250,08+0,19*1.095,6=410,729 Btulbm

3.23. Una mezcla líquido-vapor de agua se mantiene en un recipiente rígido a 200 ºF. El sistema se calienta hasta que su estado final es el punto crítico. Determínese (a) la calidad inicial de la mezcla, y (b) la relación inicial entre los volúmenes de vapor y líquido.Estado1 Estado2
T1=200 ℉ T2=Tc=1.165[°R]=705 ℉
v1=v2=0,0497ft3lbm v2=vc=0,896 ft3lbmol*118,02lbmollbm=0,0497ft3lbm
a) En el Estado1 con tablas de saturación para: T1=200 ℉ → vf=0,01663ft3lbm
vg=33,6ft3lbm
⇒ 0,0497=1-x0,01663+x*33,6x=0,000985
b)
x=MvMT=VvvvVTvT → VvVT=xvvvT
1-x=MLMT=VLvLVTvT → VLVT=1-xvLvT
VVVL=xvV1-xvL

3.34. Un dispositivo cilindro-émbolo contiene agua inicialmente a 1,0 MPa y a 0,2678 m3/kg. El agua se comprime a presión constante hasta que se convierte en vapor saturado.
(a) Hállense las temperaturas inicial y final en grados Celsius.
(b) Hállese el trabajo requerido en kJ/kg.
(c) Si el...