Ejercicios Servicios Auxiliares IQ

SERVICIOS AUXILIARES DE LAS INDUSTRIA QUÍMICA



PROBLEMA 1
Haciendo uso de las tablas del agua, determinar las propiedades restantes y la descripción de fase en la siguiente tabla. Representar los diferentes estados en los que se encuentra el agua en el diagrama T-S.
ESTADO
T (ºC)
P (kPa)
U (kJ/kg)
H (kJ/kg)
S (kJ/kgºC)
Xv (%)
Fase
1
120,2
200
1719,50
1825,9
4,8883
0,6
L+V2
125
234
1600
1684,78
4,49
0,53
L+V
3
395,6
1000
2950
3254,6
7,4508
100%
V.sobrec.
4
75
500
629,68
640,23
1,8607
0%
L.sub.
5
172,9
850
731,025
731,97
2,0704
0
L.sub.
6
311,1
10000
2544,4
2724,7
5,6141
100
V.sobrec.

Estado 1:
Para hallar H, U, S hacemos una interpolación entre las condiciones a 2 bar (tabla de presiones) del líquido saturado y vaporsaturado. En una mezcla L+V la T se mantiene constante por tanto tomamos la T que viene en la tabla.
Estado 2:
Entramos por la tabla de temperaturas y vemos que U está entre las condiciones de líquido saturado y vapor saturado, por tanto decimos que es una mezcla L+V.
Como en la tabla no nos parece la temperatura de 125ºC tenemos que hacer una doble interpolación para obtener el título de vapor.Conociendo el título de vapor hallamos el resto de las condiciones H, S mediante dobles interpolaciones y la presión es igual a la presión de saturación.
Estado 3:
Buscamos en las tablas el valor de energía interna para el valor de 10 bar y vemos que es un vapor sobrecalentado.
Una vez que sabemos que tenemos un vapor sobrecalentado nos vamos a las tablas de vapor sobrecalentado y allí buscamoslos valores para poder interpolar y obtener los resultados.

Estado 4:
La temperatura de ebullición es mayor que la temperatura del enunciado por tanto es un líquido comprimido. Miramos en las tablas y obtenemos los resultados.
Como en las tablas no nos aparece características del líquido a 5 bar, tomamos las características del líquido saturado a esa presión.
Estado 5:
En este apartado nosdicen que tenemos un 0% de vapor por tanto es un líquido subenfriado. Vamos a las tablas de líquido y buscamos los valores para 8,5 bar y de esta manera ya podemos interpolar.
Estado 6:
Este apartado es similar al anterior, lo único que en este caso tenemos un vapor sobrecalentado por tanto nos vamos a las tablas de vapor sobrecalentado y buscamos los valores necesarios para interpolar y asíobtener los resultados.

A continuación representamos los estados en el diagrama:

PROBLEMA 2
Utilizando las tablas para el refrigerante R-134a (saturado y sobrecalentado) determine:
1. Temperatura de ebullición a 11 bar.
Para calcular la temperatura nos vamos a las tablas, en concreto a la tabla A-11*. Veremos que el valor para 11 bar no aparece, por tanto tenemos que interpolar. Para elloutilizamos los valores de presión de 10 bar y 12 bar cuyos valores de temperatura de ebullición son 39,39 ºC y 46,32º respectivamente.
Con estos valores ya podemos interpolar:


Por tanto la temperatura de ebullición a 11 bar es 42,855 ºC.
2. ¿A qué presión ebulle a -25ºC?
En este apartado tenemos la misma situación que en el anterior. Tendremos que interpolar ya que el valor de la presiónpara -25ºC no aparece. Por tanto cogemos los valores de temperatura de -26,43ºC y -22,36ºC cuyos valores de presión son 1 bar y 1,2 bar respectivamente.
Ahora con esos valores interpolamos:


La presión de ebullición a -25ºC es 1,07 bar.
3. Densidad del vapor saturado a 5 bar. Discrepancia con el valor ideal.
Vamos a calcular la densidad del vapor saturado a 5 bar. Para ello debemos saber queel volumen específico es igual al inverso de la densidad.
Buscamos en las tablas el valor de volumen específico para 5 bar. Ese valor es 0,0409 m3/kg.
Conociendo este valor ya podemos calcular la densidad:



4. Entalpía de vaporización (o condensación) a -10ºC.
Buscamos en las tablas el valor de entalpía de vaporización a -10ºC. Vemos que aparece el valor para -10,09 ºC, que es 204,46...