ACTIVIDAD N 02 (Autoguardado)

a% #l titulo o calidad inicial de la me"cla liuido-vapor.

 b% &as variaciones en la energía interna y en la entalpia del agua! en ()*(g.

 SOLUCION: #stado inicial$

411!, m+*(g 10!+000 bar 

e las tablas de propiedades de saturaci'n del agua se obtiene$

6s1! 0 C vf 10! 001022 m+*(g vg15! 2287 m+*(g

a% uesto ue vf 1 41 vg1! se trata de un vapor h9medo con una calidad dada por$  X 

=

v1

−

vf  1 vg1

−

vf  1  X 

=

  1,694

−

0, 001022 5, 2287

−

0,001022  X 

=

1,692978 5,227678

 X =0,3238

e las tablas de propiedades de saturaci'n del agua se obtiene$ - uf 128! 2, ()*(g ug12,7! 7 ()*(g or tanto$ u1

=(

1

−

 X 

)

uf  1

+

 X . ug1 u1

=

(

1

−

0,3238

)

289,24

+

0,3238

(

2467,7

)

u1=195,584088+799,04126 u1

=

994,625348 KJ 

/

 Kg - hf 128! 27 ()*(g hg122,!  ()*(g h1

=

(

1

−

 X 

)

hf  1

+

 X . hg1 h1

=(

1

−

0,3238

)

289,27

+

0.3238

(

2624,6

)

h1

=

195,604374

+

849,84548 h1=1 045,449854 _KJ / _Kg #stado final$ 21!000 bar v21!, m+*(g

e las tablas de propiedades de saturaci'n del agua se obtiene$

6s2! 1 C vf 20! 0010,+ m+*(g vg21! ,1 m+*(g

uesto ue v2 vg2! se trata de vapor saturado! entonces$

- u2=ug2

- h2=hg2 h2

=

2675 KJ 

/

 Kg  b% or tanto$ ∆ u

=

u2

−

u1 ∆ u=2505,6−994,625348 ∆ u

=

1510,97 KJ 

/

 Kg ∆ h=_h2−_h1 ∆ h

=

2675

−

1 045,449854 ∆ h=_{1 629,55 KJ} / _Kg

5.- Una cierta cantidad de agua! ue se encuentra inicialmente a 10 bar y cuyo volumen específico inicial es de 0!02,5 m+_{*(g! e:perimenta una e:pansi'n}

isob3rica hasta 0!200 m+*(g. etermínense$

a% &a temperatura inicial y final del agua.

 b% &as variaciones en su energía interna y entalpia específicas! en ()*(g.

.- Una cierta masa de refrigerante 1+,a e:perimenta un proceso isotermo a ,0 C. &a presi'n inicial es de ,!0 bar y el volumen especifico final de 0!010 m+_*(g.

etermínense$

a% &a presi'n final! en bar.

 b% &as variaciones en su energía interna y entalpia específicas! en ()*(g. ;oluci'n

 #stado inicial

1

=¿

4.0

¯¿

 p_¿  ,00<pa

a% la presi'n final es 1017!1 <pa pero en bar es

1

¯¿

100kpas 1017.1kpas x

¿

 10.171 bar  b% #stado inicial T ₁

=

40ºC  1

=¿

4.0

¯¿

 p_¿  ,00<pa

e las tablas de propiedades de saturaci'n del refrigerante 1+, a! se obtiene ue V _f 

=

0.0008720 = V g

=

0.019952  X 

=

  0.010

−

0.000872 0.019952

−

0.000872 > 0.,78,  ?tros datos 4 0.0522 U 20.58 @  28,.+0 U _f 

=

107.38  ₌ U _g

=

250.97



u p

=

uf 

+

 X 

(

ug

−

uf 

)



u p _{ 107.+8 A 0.,78, B250.7  107.+8%}



u p _{ 17.07+,5} ∆ U  _{ 17.07+,5-250.7}

∆ U  _{ -7,.85,,}  H _f 

=

108.26  =  H g

=

271.27



h p

=

hf 

+

 X 

(

hg

−

hf 

)



h p  _{ 108.2 A 0.,78,B271.27  108.2 %}



h p  _{ 18.2,+} ∆ h _{ 18.2,+  28,.+0} ∆ h _{ -8.057}

7.- ;e considera un cilindro fiDo y rígido! de paredes met3licas! provisto de un pist'n tambiEn rígido y ue puede despla"arse en el interior del cilindro con ro"amiento despreciable. #l cilindro contiene una cierta cantidad de agua! ue inicialmente! a la  presi'n de 1!0 Fa! ocupa un volumen de 1.2+, cm+_{! siendo el volumen especifico}

inicial de 0!278 m+_{*(g. #l agua se comprime a presi'n constante! seg9n un proceso}

cuasiest3tico! hasta ue se convierte en vapor saturado. @3llense$

a% &a temperatura inicial y final! en grados Celsius.

 b% las variaciones en la energía interna y entalpia! en (). c% #l trabaDo desarrollado y el calor absorbido! en (). ;oluci'n

#stado inicial

 P1

=

1,000 Mpa  _{ 10!00bar  1.000<pa}

V ₁

 0.278 m

3

V _{1 1.2+, cm}3   1.2+, : 10−6 m  v2 v1  1.234 x10−3m3 0.2678 m 3 kg  ,.08 x10−3 _<g

 de las tablas de saturaci'n del agua se obtiene ue a  P1

=¿

_10!00bar

V _f  1 _{ 1.127+ :} 10 −3m 3 kg V 91  0.1,, m3 kg a% e las tablas de vapor de sobrecalentamiento

T 1

=

320° C  U 1

=¿

_2.82!1

 KJ 

 KG  H 1

=

3.093,9 KJ   KG e las tablas de propiedades del agua se obtiene

T ₂

=

179,9° C   b% U 2 _{ 258+.}  KJ  kg h2  2778.1 kJ  kg or lo tanto ∆ h _{ -+15.8}  KJ  kg ∆ u  -2,2.5  KJ  kg



∆ u  m ∆ u



∆ u -1117 ()



∆ h m ∆ h



∆ h -1,55() c% G ∆ H    m ∆ H  G -1,55 X 10−3 ()

∆ U  _GAH W 

=

∆ U  _-G

W 

=¿

 _m ∆ U  _-G

W  _{ ,08 X}  10−3 KG _B-2,8.5%  KJ _{kg   B-1,55()%} W 

=¿

 _0.++8()

8.- Un tanue de paredes rígidas! cuyo volumen rígido es de 2.50 &! contiene inicialmente vapor de agua saturada a 5!000 bar. Un enfriamiento del agua origina una caída de presi'n hasta 1!00 bar.

etermínense! para el estado final de euilibrio$ a% &a temperatura! en grados Celsius.

 b% #l titulo o calidad final del vapor.

c% #l cociente entre la masa de líuido y la masa de vapor.

d% &a cantidad de calor intercambiada entre el agua y su ambiente.

.- Una cierta cantidad de refrigerante 1+,a tiene un volumen específico de 0!02500 m+_{*(g a la presi'n de 0!5000 Fa Bestado 1%. ;e e:pansiona a temperatura constante}

hasta ue la presi'n cae a 0!2800 Fa Bestado 2%. Iinalmente! se enfría a presi'n constante hasta ue se convierte en vapor saturado Bestado +%.

ara cada una de las etapas del proceso descrito! determínense$ a% &as variaciones en el volumen especifico! en m+_*(g.

 b% &as variaciones en la energía interna y en la entalpia! en ()*(g.

10.- ;e comprime agua líuida saturada a ,0 C hasta una presi'n de 50 bar y temperatura de 80 C.

etermínense las variaciones en el volumen específico! energía interna y entalpía$ a% Utili"ando la tabla de líuido comprimido.

 b% Utili"ando como apro:imaci'n los datos de saturaci'n a la misma temperatura. 11.- ;e considera un cilindro fiDo y rígido! de paredes met3licas! provisto de un  pist'n tambiEn rígido y ue puede despla"arse en el interior del cilindro con

ro"amiento despreciable. #l cilindro contiene 1!+ g de agua ue inicialmente! a la  presi'n de 2!00 bar! ocupan un volumen de 2++ cm+_{. #l pist'n est3 apoyado sobre}

unos resaltes y sobre El act9a un muelle! de forma ue no puede despla"arse hasta ue la presi'n interior alcance un valor mínimo de 10!0 bar. ;e transfiere al agua un fluDo de calor constante de 250 ()*min.

etermínense$

a% #l calor suministrado hasta ue el pist'n comien"a a moverse.

 b% #l tiempo transcurrido! en minutos! hasta ue el pist'n comien"a a moverse.

 SUSTANCIA PURA

1. ;e tienen 10 (g de agua ue evolucionan seg9n la gr3fica.

 SOLUCION:

@allar la calidad en los puntos > e J

- B(a% 6BC% 70!18+ 0 75 61 8,!0 5 84,609

−

70,183 84,609

−

75

=

 95

−

90 95

−

T  1 14,426 9,609

=

5 95

−

T 1 95

−

T 1

=

5

(

9,609

)

14,426 T 1=₉₅−_3,33044503 T 1

=

91,67° C  - B(a% 6BC% 1+8!8 15 1500 62 155,! 200 1554,9

−

1398,8 1554,9

−

1500

=

200

−

195 200

−

T 2 156,1 54,9

=

5 200

−

T  2 200−_T  2=5

(

54,9

)

156,1 T 2

=

200

−

1,758488149 T 2=198,24° C 

Knterpolamos para hallar los vol9menes específicos correspondientes a 61$

- 6BC% vfBm+_*(g%

1!7 vf 1 5 0!0010,0 95

−

90 95

−

91,67

=

0,001040

−

0,001036 0,001040

−

vf  1 5 3,33

=

4×10−6 0,001040

−

vf  1 0,001040−_vf  1=4×10 −6

₍

3,33

)

5 vf  1

=

0,001040

−

0,000002664 vf  1=_0,001037  m3_/Kg - 6BC% vgBm+_*(g% 0 2!+5+ 1!7 vg1 5 1!808 95

−

90 95

−

91,67

=

1,9808

−

2,3593 1,9808

−

vg1 5 3,33

= −

0,3785 1,9808

−

vg1 1,9808

−

vg1

=

−

0,3785

(

3,33

)

5 vg1=1,9808+0,252081 vg1

=

2,232881  _m3_/Kg

&a calidad en el punto : es$  X 

=

vx

−

vf  1

 X 

=

  0,052

−

0,001037 2,232881

−

0,001037  X 

=

0,050963 2,231844  X =0,0228  X 

=

2,28

Knterpolamos para hallar los vol9menes específicos correspondientes a 62$

- 6BC% vfBm+*(g% 15 0!0011, 18!2, vf 2 200 0!001157 200

−

195 200

−

198,24

=

0,001157

−

0,001149 0,001157

−

vf  2 5 1,76

=

8×10−6 0,001157

−

vf  2 0,001157

−

vf  2

=

8×10 −6

₍

1,76

)

5 vf  2=0,001157−0,000002816 vf  2

=

0,001154  _m3_/Kg - 6BC% vfBm+_*(g% 15 0!1,08 18!2, vg2 200 0!12721 200

−

195 200

−

198,24

=

0,12721

−

0,14089 0,12721

−

vg2

5 1,76

= −

0,01868 0,12721

−

vg2 0,12721−_vg2=−0,01868

(

1,76

)

5 vg2

=

0,12721

+

0,00481536 vg2=0,132025  m3/Kg &a calidad en el punto y es$

 X 

=

vy

−

vf  2 vg2

−

vf  2  X 

=

  0,052

−

0,001154 0,132025

−

0,001154  X 

=

0,050846 0,130871  X =0,3885  X 

=

38,85

2. @allar el trabaDo del refrigerante L12+,a desde 1 a 5

+. @allar las calidades en > e J

Knterpolamos para hallar las presiones correspondientes$ resi'n 1 6BC% pB<pas% 158.8+ 00 10 1 11.8 50 161.98

−

158.83 161.98

−

160

=

65 0

−

60 0 650

−

 p1  p1=619kpas resi'n 2 6BC% pB<pas% 18.2 1500 200 2 205.72 1750

205.72

−

198.29 198.29

−

200

=

1750

−

1500 1750

−

 p1

 p2

=

1558kpas

Knterpolamos para hallar los vol9menes específicos correspondientes a 1$

- 6BC% vfBm+_*(g% 158.8+ 0.001101 10 vf 1 11.8 0.00110, 161.98

−

158.83 161.98

−

160

=

0,001104

−

0,001101 0,001104

−

vf  1 vf  1

=

0.001102  _m3_/Kg - 6BC% vgBm+*(g% 158.8+ 0.+150 10 vg1 11.8 0.220 161.98

−

158.83 161.98

−

160

=

0,29260

−

0,31560 0,29260

−

vf  1 vg1

=

0.  _{30706 m}3 /Kg Calidad 10 ℃ V _G

=

0.30706 V  _{    0.001102}

V  _{P  } V   

+

 X 

(

V G

−

V   

)

0.058  0.001102 A >B0.+070-0.001102%  X 160 _0.1820

Knterpolamos para hallar los vol9menes específicos correspondientes a 2$

- 6BC% vfBm+_*(g% 18.2 0.00115, 200 vf 2 205.72 0.0011 205.72

−

198.29 205.72

−

200

=

0,001154

−

0,001166 0,001154

−

vf  2 vf  2

=

0.001157  _m3_/Kg - 6BC% vgBm+_*(g% 18.2 0.1+171 200 vg2 205.72 0.11+,, 205.72

−

198.29 205.72

−

200

=

0,11344

−

0,13171 0,11344

−

vf  2 vf  2

=

0.12751  _m3_/Kg Calidad 200 ℃ V _G

=

0.12751 V  _{    0.001157} V  _{P  } V  _ 

+

 X 

(

V _G

−

V  _ 

)

0.058  0.001157 A:B0.12751  0.001157%  X 200  0.,,18

,.

a% @allar las calidades > e J  b% #l trabaDo H