Practica 1

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS
TERMODINÁMICA DE LAS SUSTANCIAS PURAS
“Exámenes resueltos”

CERVANTES MONCAYO ÁNGELA VIANEY

PROFESOR: ING. JESÚS MOTA

GRUPO: 1IV41

EXÁMEN TIPO A
1.- Se muestra una planta nucleoeléctrica que usa agua como sustancia de trabajo.

Determinar:
a) Laspropiedades que faltan en el cuadro de datos.
b) El gasto masa del agua de calentamiento, si en el punto (1) el diámetro del tubo es 0.0762m y la velocidad de la sustancia es 3.141m/s.
c) El calor que pierde el agua de calentamiento.
d) El gasto masa de la sustancia de trabajo.
e) El calor que absorbe la sustancia de trabajo en el recalentador.
f) El calor que pierde la sustancia de trabajoen el condensador.
g) El gasto masa del agua de enfriamiento.
h) ∆S total en el intercambiador de calor.
i) La potencia de cada una de las turbinas y de la bomba.
j) La energía total que entra en la máquina térmica.
k) La eficiencia de la máquina térmica.

CUADRO DE DATOS:
Punto | Sustancia | P(bar) | T(°C) | v(m3/kg) | h(KJ/Kg) | s(KJ/Kg) | x(%) |
1 | Agua de calentamiento | 200 |300 | 0.001360 | 1333.29 | 3.2071 | - |
2 | | 200 | 200 | 0.001140 | 860.47 | 2.3031 | - |
3 | AguaSustancia deTrabajo | 50 | 86.35 | 0.001031 | 365.463 | 1.1453 | - |
4 | | 50 | 280 | 0.04435 | 2854.11 | 6.0936 | - |
5 | | 25 | 223.99 | 0.076498 | 2721.699 | 6.0936 | 95.58 |
6 | | 25 | 280 | 0.09436 | 2960.15 | 6.5581 | - |
7 | | 1.5 | 111.37 | 1.02624 | 2437.7197 | 6.5581 |88.51 |
8 | | 0.60 | 85.94 | 2.475 | 2437.7197 | 6.9310 | 90.59 |
9 | | 0.60 | 85.94 | 0.001033 | 359.86 | 1.1453 | - |
10 | Agua de enfriamiento | 1 | 20 | 0.0010018 | 83.96 | 0.2966 | - |
11 | | 1 | 40 | 0.0010078 | 167.57 | 0.5725 | - |

b) Gasto masa del H2O de calentamiento
= 0.785 d2 v = 0.785 (0.0762)2m2(3.141m/s) = 10.52 Kg/s
V10.001360m3/kg
c) Calor que pierde el H2O de calentamiento
Q= m1 (h2-h1) = 10.52Kg/s (860.47 – 1333.29) = -4977.423 KJ/s
d) Gasto masa de la sustancia de trabajo
m3= Q gana sustancia = 4977.423 KJ/s = 2Kg/s
(h4 – h5) (2854.11-365.463)

e) Calor en el recalentador
Q=m5 (h6 - h5) = 2kg/s (2960.15 – 2721.699= = 476.902KJ/s
f) Calor perdido en el condensadorQ= m8 (h9 – h8) = 2kg/s (359.8 – 2437.7197) = -4155.7194 KJ/s

g) Gasto masa del agua de enfriamiento
m10= Q ganado = 4155.7194 KJ/s = 49.7036 Kg/s
(h11 –h10) (167.57-83.96)
h) ∆S total en el intercambiador de calor
(∆S) total = m3 (s4 – s3) + m1 (s2- s1) = 0
= 2 (6.0936 - 1.1453) + 10.5271 (2.3031 - 3.2071) = 0.3801 KW
i) Potencia de la turbine y de la bomba
Wturbina (A)= m4 (h5 – h4) = 2 (2721.699 – 2854.11) = -264.822 KW
Wturbina(B) = m6 (h7 – h6) = 2 (2437.7197 – 2960.15) = -1044.8606 KW
Wbomba= m9 (h3 – h3) = 2(365.463 – 359.86) = 11.206KW
j) Energía total que entra
= Q intercambiador + Q recalentador + W bomba
= (4977.423 + 476.902 + 11.206) = 5465.531 KJ/S
Energía total que sale
= W turbinas + Q condensador
= (-264.822+ (-1044.8606) + 4155.7194)= 5465.402 KJ/S
K) Eficiencia térmica de la máquina

= 264.822 + 1044.8606 – 11.206 100 = 23.806%
4977.423 + 476.902
2.- TANQUE
En un recipiente rígido con un volumen de 0.85m3, se tiene una mezcla liq-vap de Freón-12, a una T=80°C; la masa de liquido representa el 50% de la masa total. Se abre una válvula y se extrae vapor saturado de 80°C. La extracción continúa hastaque el recipiente queda completamente vacío. Si en todo momento la temperatura en el recipiente se mantiene constante, determinar:
a) La masa total inicial y las propiedades de la mezcla
b) El calor del proceso
c) (∆S) total, si la temperatura de los alrededores es de 200°C

Punto inicial en el tanque

T= 80°C
V= 0.85m3
50% m1 =mL
50% m2= mV
Mezcla Liquido-Vapor...