Ejercicios Termodinamica

Calcular para el Vapor de Agua El Cambio de Entalpía. Del estado 1 al estado 2. Por tablas y analíticamente. (calcular el porcentaje de error.)

Tablas (Teórico):

h2-h1=

cpv= 0.445KCal/Kg°C (Zona Vapor Recalentado).
cpAg=2.0 KCal/Kg°C (Zona Liquido Comprimido).

Estado 1: T= 25 °C.
Estado 2: T= 400 °C. P= 2Bar.

AYUDA: Relación de Antuan: Ln P= A/T+b. Yutilizamos clausus-Clapeiron para hallar el cambio de Entalpia.

Solucion:
En el estado 1 se encuentra como liquido saturado a la temperatura de 25 C. Es decir la calidad x1= 0. En las tablas desaturación para el agua, se tiene que la entalpia h1= hf = 104.89 kJ/kg.
En el estado 2 se encuentra a T2 = 400 C y P2= 2 Bar =200 Kpa. De la tablas termodinámicas de agua sobrecalentada, se leela h2 = 3276.6 kJ/kg.
Entonces, el cambio de entalpia = h2 - h1= 3276.6 – 104.89 = 3171.71 kJ/kg.
Con la ecuación de Clapeyron se puede estimar el cambio de entalpia para el cambio de fasees decir para pasar de liquido saturado a vapor saturado. Pero esta se realiza a temperatura y presión contante. (línea roja).

hfg=TvfgdPdTsat
vfg=vg-vf@25 c
vfg=43.36-0.001003@25 c=43.399m3kg
dPdTsat, 25 C≅∆P∆Tsat, 25 C=Psat @ 30 C-Psat @ 20 C30C-20 C
Un delta de temperatura en C = al Delta de temperatura en K
∆P∆Tsat, 25 C=4.246 kPa-2.339 kPa10 K=0.1907kPaKhfg=25+273.1543.3590.1907K m3 k Pakg K
hfg=25+273.1543.3590.1907K m3 k Pakg K
hfg=2465.2716 kJkg

Ahora, para el cálculo del cambio de entalpia de la línea azul se toma desde el estado 3 al estado 2. Apresión constante.

∆hvapor=h2-h3=Cp T2-T3

∆hvapor=0.445Kcalkg K 375 K=166.875kCalkgX4.1868 J1 Cal=698.6723kJkg

En total el cambio de entalpia por el método analítico es la suma de lasdos entalpias. La entalpia de cambio de fase + la entalpia de cambio de estado en la fase de vapor.

∆h=2465.2716 kJkg+698.6723kJkg =3163.94kJkg

%error=abs3171.71-3163.943171.71X 100=0.25%