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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA - FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
TERMODINÁMICA G-04. TEMA: Diagramas de propiedades- Aplicaciones. Septiembre de 2011

Fuente: MORAN, Michael J., and SHAPIRO, Howard N. Fundamentals of Engineering Thermodynamics Fourth edition. New
York: John Wiley & Sons, Inc., 2000.

3.15 Calculate the volume, in m3, occupied by 2 kg of a two-phase liquid-vapor mixtureof Refrigerant 134a at 10°C with a quality of 80%. Ans. 0.159
3.16 A closed vessel with a volume of 2 ft3 contains 5 lb of Refrigerant 134a. A pressure sensor in the tank wall
reads 71.39 lbf/in2 (gage). If the atmospheric pressure is 14.4 lb/in2. what is the temperature of the refrigerant, in
°F?
3.17 A two phase liquid-vapor mixture of H2O gas a temperature of 300 °C and occupies a volume of0.05 m3.
The masses of saturated liquid and vapor present are 0.75 kg and 2.26 kg, respectively. Determine the specific
volume of the mixture, in m3/kg. Ans 0.017
3.20 A closed system consists of two-phase liquid-vapor mixture of H2O in equilibrium at 400 °F. The quality of
the mixture is 0.2 (20%) and the mass of liquid water present is 0.1 lb. Determine the mass of vapor present, in
lb,and the total volume of system, in ft3. Ans. 0.025 0.0485
3.21 Five kilograms of H2O are contained in a closed rigid tank at an initial pressure of 20 bar and a quality of
50%. Heat transfer occurs until the tank contains only saturated vapor. Determine the volume of the tank, in m3,
and the final pressure, in bar.
3.27 A two-phase liquid-vapor mixture of H2O is initially at a pressure of 30bar. If on heating at fixed volume,
the critical point is attained, determine the quality at the initial state. Ans 0.0105
3.28 A two-phase liquid-vapor mixture of H2O is initially at a pressure of 450 lbf/in2. If on heating at fixed volume,
the critical point is attained, determine the quality at the initial state.
3.29 Three lb of saturated water vapor, contained in a closed rigid tank whosevolume is 13.3 ft3, is heated to a
final temperature of 400 °F. Sketc the process on a T- v diagram. Determine the pressures at the initial and final
states, each in lbf/in2
1. Un dispositivo cilindro émbolo se encuentra ubicado en una ciudad donde la presión barométrica es de 80
kPa. Inicialmente el dispositivo contiene vapor de agua a una temperatura de 500 °C y una presión de 1 MPa y
hace unfuerte contacto con los topes superiores (estado 1). Se deja enfriar el agua y el émbolo empieza a
descender cuando la presión interna es de 600 kPa absolutos (estado 2), el émbolo toca luego unos topes
inferiores, punto en el que le fluido se encuentra en estado de líquido saturado (estado 3). El proceso de
enfriamiento continúa hasta que la presión al interior del dispositivo es de 50 kPa(estado 4).
(a) Muestre todo el proceso en un diagrama T-v y en un diagrama P-v, indicando claramente cada uno de
los procesos involucrados y los respectivos estados.
Determine
(b) El volumen específico inicial del vapor de agua. R// v = 0.35411 m3/kg
(c) La temperatura a la cual empieza a descender el émbolo. R// T= 202.38°C
(d) La temperatura y el volumen específico cuando el émbolo toca lostopes inferiores. R// T = 158.83°C , v
= 0.00101m3/kg
(e) La temperatura cuando la presión desciende a 50 kPa. R// T= 81.32 °C
(f) La calidad (si existe) cuando la presión es de 50 kPa. R// x = 2.19*10-5
(g) La presión, Pm, que indicaría el manómetro de tubo de bourdon en el estado 4. R// P = -30 kPa ó
30 kPa de vacío

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2. Un depósito sellado, ubicado en una ciudad donde la presiónbarométrica es de 90 kPa, contiene una mezcla
saturada de líquido – vapor de agua. El depósito cuenta con dos manómetros de tubo de Bourdon y con un
termómetro. El termómetro indica la lectura consignada en el esquema. Si el volumen total del recipiente es de
1 m3 y la calidad de la mezcla es de 1 % (después de haber purgado algo de líquido mediante la válvula
ubicada en el extremo inferior...