Problemas resueltos termodinamica de gases y vapores

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2010

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Fecha: 21/mayo/2010

Termodinámica de Gases y Vapores

TERMODINÁMICA DE GASES Y VAPORES

Programa de estudio
1. Sistemas de dos fases para sustancias puras
2. Segunda ley de la termodinámica (cambio de entropías)
3. Ciclos termodinámicos (Otto, Diesel, Refrigeración)
4. Mezclas de gases y vapores
5. Relación entrepropiedades termodinámicas

Calificación
Examen Medio Curso 40% Cap. 3, 4, 7
Examen Ordinario 40% Cap. 8, 9, 10, 13 y 12
Tareas 20%
100%

20/ene/2010

3.51 Un tanque rígido de 2.5m3 de volumen contiene 15 kg de un vapor húmedo de agua a 75°C. Entonces se calienta lentamente elagua. Determine la temperatura a la cual el líquido que forma parte del vapor húmedo, en el tanque se evapora por completo. También describa el proceso en un diagrama T-v.

Proceso Isométrico
Sistema cerrado

V= 2.5 mT=?
m= 15kg v=0.1666m/kg T= 75°C Vapor Saturado



Al entrar energía (calor) aumenta latemperatura y la presión disminuyendo el líquido hasta que pasa a ser vapor saturad.

3.54 Un dispositivo de cilindro y embolo contiene 0.1m3 de agua líquida a 0.9m3 de vapor de agua, en equilibrio a 800KPa. Se transfiere calor a presión constante, hasta que la tempeatura llega a 350 °C.
a) Cual es la temperatura inicial del agua
b) Calcule la masa total del agua
c) Calcule elvolumen final
d) Indique el proceso en un diagnostico P-V

0.9 m3 Vapor
0.1 m3 Líquido

P= cte.
Proceso a presión constante
Mezcla Líq-Vap Saturado Sistema Cerrado T= 350°C
P1=800KPa
Tabla A-5
a) T= 170.41°C
b)c) Estado Final
Tabla A-6



d) Diagrama P-V del agua


3.56 Se deja enfriar vapor de agua sobrecalentado a 180psia y 500°F, a vol. Cte., hasta que la temperatura baja a 250°F. En el estado final, calcular a) Presión, b) Calidad (x), y c) Entalpía. Muestra el proceso en un diagrama T-v.

T2= 250°F
P1= 180psia
T1= 500°F
Isométrico
T= 250°F
P= ?
x= ?h= ?
Vap. Sobrecalentado
P=180psia
T= 500°F



Edo. 2
Edo. 1

Tabla A.6E (vapor saturado)
P1= 180psia y T1= 500°F
v1= 3.0433 ft3lbm ; v1=v2

Tabla A.4E (Agua saturada)
vf= .017 ft3lbm
T2= 250°F vg= 13.816 ft3lbm
Psat.= 29.844 psia a)

Como vf<v<vg……… es Mezcla Saturada
v=vf+xvfg x=v-vfvfg= .219
b)
c) h=hf+xhfg
h=218.63Btulbm+.219(945.41Btulbm)
h2=425.67 Btulbm

500°F

250°F

3.0433 ft3lbm

3.58 Un recipiente rígido de .3m3 contiene, al principio, un vapor de agua húmedo a 150°C. Entonces se calienta el agua hasta que llega al estado de punto crítico. Calcule la masa del agua líquida y elvolumen que ocupa el líquido en el estado inicial.

T=373.95°C
V esp=.003106m³/kg
Sistema Cerrado

Liquido
T=150°C
V=.3m³
Vesp1=Vesp2
V esp de la mezcla=.003106m³/kg



Vesp=v/m Vx=vf+x(vfg)
x=Vx-vfvfg
m=vVesp...
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