COMPORTAMIENTO PVT DE LAS SUSTANCIAS SIMPLES COMPRESIBLES

Universidad Tecnológica de Panamá Facultad de ingeniería mecánica Licenciatura en Ingeniería Aeronáutica Informe #3 COMPORTAMIENTO PVT DE LAS SUSTANCIAS SIMPLES COMPRESIBLES

Integrantes: Isaac Abrego 8-910-975 David Ojo

8-906-1713

Carlos Pimentel 8-890-409 José Vega

8-917-1731

Instructor: Carlos Reyes

Grupo: 1AA131

Laboratorio de Termodinámica I Primer Semestre

19 de mayo de 2017

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Resultados

Problema #1 Graficas obtenidas P vs V

P vs T

Datos calculados con el programa termograf







Estado 1 De la tabla de propiedades criticas (A-1E)

P=3200 psi T=705.13°F De la tabla de agua en región de mezcla (A-5E)



v=vf(3200 psi)=0.04975 /lbm h=hf(3200 psi)=896.1 Btu/lbm s=sf(3200 psi)=1.0526 Btu/lbm-F u=uf(3200 psi)=866.6 Btu/lbm

Estado 2 P=375 psi h=896.1 Btu/lbm De la tabla de agua en región de mezcla (A-5E) e interpolando mediante

T=438.18°F

 = ℎℎ ℎℎ = 896.1416.96 1204.7416.96 = .. 

 =  +  = 0.01923+ 0.61 ∗ 1.2440.1923 = .  .  /lbm  =  +  = 0.61379 0.61379 + 0.61 0.61 ∗ 1.4912 1.491255  0.6137 0.613799 = . Btu/lbm-F  =  +  = 415.63+ 0.61 0.61 ∗ 1118.75415.63 1118.75415.63 = . .  Btu/lbm









Estado 1 Datos calculados utilizando las tablas

= 450°F ; = 914 Btu/lbm Estado1: región agua saturada (tabla A-4E) La presión a (450°F) es = 422.47 psia

Usando las fórmulas para sacar cada propiedad

 = − = −. . = 0.62433 p.u  =  +  = 0.01944+ 0.62433 ∗ 1.09990.1944 = 0.58468/lbm







Estado 2 Datos calculados utilizando las tablas

= 2100 psia ; = 914 Btu/lbm Estado1: región agua saturada (tabla A-4E)

      se obtuvo:  + −  −   = 635 635.8.855 + − − 652.74635.85 = 642.606°F  /lbm    = 0.0 0.025 2563 63++ −  0.0269 0.0 2697 7  0.0256 0.0 2563 3 = 0.026166 −  = 0.1881 0.188155 + + − 0.175682/lbm − 0.156980.18815 = 0.175682  = 66 662.33 + − − 689.80662.33 = 673.318 Btu/lbm  = 1066 1066.7.799 + − 1050.681066.79 = 1060.346 Btu/lbm − 1050.681066.79 ℎ = 67 671.82 + − − 701.63671.82 = 683.504 Btu/lbm ℎ = 464. 464.60 + − − 415.01464.60 = 444.764 Btu/lbm  = 0.8 0.86622 + − − 0.88760.8622 = 0.87236 Btu/lbm-°F  = 1.286 1.28633 + + − − 1.26071.2863 = 1.27606 Btu/lbm-°F Interpolando con la ecuación y=

Usando las fórmulas para sacar cada propiedad

 = − = −. . = 0.51824 p.u  =  +  = 0.026166 + 0.51824 0.51824 ∗ 0.175682 0.026166 0.026166 =  0.10365 /lbm  =  +  = 673.318+ 0.51824 ∗ 1060.346673.318 = 873.891Btu/lbm  =  +  = 0.87236 0.87236 + 0.51824 0.51824 ∗ 1.2760 1.276066  0.8723 0.872366 = 1.0816 Btu/lbm-°F









Datos calculados utilizando las tablas Estado 1 T = 600 °F  Región: Vapor sobrecalentando

 =   ;

Interpolando entre una presión de 800psia y 1000psia para la presión y temperatura dada

−  1249.31270.9 = 1265.5 Btu/lbm ℎ = 1270 1270.9.9++ − 85 850  800   0.5143  = 0.67799+ 1000800 514311  0.6779 677999 = 0.63707⁄  = 1170.5+  −  1154.11170.5 = 1166.4 Btu/lbm









 =  ;  = . / Región Vapor sobrecalentado

Para una presión de 2000psia se tiene:

 = 0.24894+ 1265.51239.8   0.2807 280744  0.248 0.24894 94 1291.31238.9 = 0.2648 0.2648⁄  = 1147.6+ .−. .−. 1187.41147.6 = 1167.46Btu/lbm     = 1.3783+ 1265.51239.8  1.42181.3783 = 1.4 1291.31238.9   ∙ ∙ Para una presión de 2500psia se tiene.

 = 0.20327+ 1265.51249   0.2294 229499  0.203 0.20327 27 13021249 = 0.211443⁄  = 1154.9+ .−   1 195. 195.9  1154 1154.9.9 = 1167.6646Btu/lbm −    = 1.3686+ 1265.51239.8  1. 4116 4 1 16  1. 3686 3 6 86 = 1.3 1 .381 819 9 1291.31238.9   ∙ ∙ Interpolando entre 2000psia y 2500psia para hallar las propiedades de ,, a 2250psia    ..  = .+         = . ⁄   1167.66461167.46  =  ..  +       = .⁄







Problema #4 Graficas obtenidas T vs V

P vs V







Datos calculados utilizando las tablas P = 625 Psia X = 85% Estado 1: Región Agua saturada. (tabla A-5E) P = 625 Psia T =490.673 °F =0.63042 



 ⁄

      se obtuvo:  =  + −    625  600 600 503.13486.24 = .  = 48 486.24 + 625 .  ℉ 700 700  600 600 625  600 600 0.020510.02014  ⁄   = 0.0 0.020 2014 14++ 625 0.020510.02014 = . .     700 700  600 600 ⁄    = 0.770 0.77020 20 + 625600  0.655890.77020 = . .     700600  =  +  () = 0.02023 +0.850.741620.02023 =0.633 ⁄ Interpolando con la ecuación

625  600 600 488.96469.46  = 469. 469.46 + 625 700 700  600 600 488.96469.46 = . /  = 11 1118.3 + 625600 1116.91118.3 = . / 700600 1116.91118.3 u =  +  ( ) = 474. 474.335 335 + 0.85 851117.95474.335 = ./ 625  600 600 491.62471.70 = . / ℎ = 47 471.70 + 625 700 700  600 600 ℎ = 120 1203.9 + 625600 700600 1201.91203.9 = ./ h = ℎ + (ℎ (ℎ)= 476.68 + 0.85(1203.4 – 476.68) 476.68) = 1094.39 Btu/lbm − 









Para la P = 2500 Psia y las = 1.32741 Btu/lbm. °F

− . 750700 =716.46 °F 700 700 + + . .−. . − . 0.203270.16849 =0.1799/ v = 0.16849+ .−.  0.203270.16849 . − . u = 1098.4+ .−.  1154.91098.4 =1116.997Btu/lbm . − . h = 1176.3+ .−.  1249.01176.3 =1200.23 Btu/lbm

T=

Para la P = 3000 Psia y las = 1.32741 Btu/lbm. °F

− . 800  750 =763.98°F 750 750 + + . .−. . − . 0.176010.14840 =0.156124 / v = 0.14840+ .−.  0.176010.14840 . − . u = 1114.1+ .−.  1167.51114.1 =1129.0386Btu/lbm . − . 1265.3 h = 1196.5+ .−.  1265 .3 1196 1196.5.5 =1215.7467Btu/lbm

T=

Para la P = 2800 Psia

716.46+− 763.98716.46 = 744.97°F − 763.98716.46 − 0.156124 v = 0.1799+− 0.1561 24  0.1799 0.1799 = . / − u = 1116.997+− 1129.03861116.997 =1124.222 Btu/lbm − 1215.7467 h = 1200.23+− 1215.74 67  1200.23 1200.23 = 1209.54 Btu/lbm

T=

Cuando el agua alcanza alcanza una calidad de 100% 100% la temperatura será la misma de vapor sobrecalentado que es de 744.97°F







Problema #5 Graficas obtenidas

P vs V

T vs V









Estado 1 P=450 psi X=0.70 De la tabla de agua en región de mezcla (A-5E)

T=456.31°F

ℎ = ℎ + ℎ = 437.3+ 0.7 0.71205.2437.3 1205.2437.3 = . Btu/lbm  =  +  = 0.01955+ 0.7 0.71.03240.01955 1.03240.01955 = .  /lbm  =  +  =  = 435.67 435.67 + 0.7 0.71119.2435.67 1119.2435.67 = . Btu/lbm  =  +  =  = 0.0.63595 3595  + 0.7 0.71.47420.63595 1.47420.63595 = . Btu/lbm-F Estado 2 T=680°F h=974.802 Btu/lbm De la tabla de agua en región de mezcla (A-4E)

P=2707.3 psi

974.802757.32







Conclusión

Al igual que en la experiencia de propiedades de las sustancias puras, para llevar a cabo esta experiencia debíamos tener los conocimientos previos sobre evaluación de propiedades al cambiar de un estado a otro utilizando las tablas termodinámicas y comparándolas comparándolas con los resultados obtenidos mediante el programa termograf. Como los procesos representados eran isoentálpicos e isentrópicos pudimos observar que la entalpia y la entropía permanecían constantes respectivamente. respectivamente.







Marco teórico Diagramas p-v-t de una sustancia simple compresible

Diagrama T-v Este diagrama está conformado por algunas líneas líneas las cuales describen la situación de una sustancia pura en particular, Los estados estados de líquido saturado pueden conectarse mediante una línea, línea de líquido saturado, saturado, y los estados estados de vapor saturado mediante la línea de vapor saturado. Estas dos líneas se alcanzan en el punto crítico y se define como el punto al cual los estados de líquido saturado y de vapor saturado son idénticos. Todos los estados líquidos líquidos comprimidos se localizan localizan en la región a la izquierda de la línea de líquido saturado, que recibe el nombre de región de líquido comprimido. Todos los estados de vapor sobrecalentado se encuentran a la derecha de la línea de vapor saturado, en la región de vapor sobrecalentado. sobrecalentado. En estas dos regiones la sustancia existe en una sola fase, o líquido o vapor. Todos los estados que abarcan ambas fases en equilibrio se localizan bajo el domo, de nominada región región de mezcla saturada de líquido-vapor o región húmeda. · Diagrama P-v La forma general del diagrama P-v de una pura es similar al diagrama T-v, pero las líneas constantes de T sobre este







entropía se incrementará, de modo que es necesario eliminar el calor del sistema (mediante refrigeración) (mediante refrigeración) para para mantener una entropía constante. Por lo tanto, un proceso adiabático irreversible no es isentrópico. Para procesos reversibles, una transformación isentrópica se realiza mediante el aislamiento el aislamiento térmico del sistema respecto a su entorno. (proceso adiabático). La temperatura es la variable termodinámica conjugada termodinámica conjugada de la entropía, de modo que el proceso conjugado conjugado será isotérmico, será isotérmico, y y el sistema estará térmicamente conectado a un baño caliente de temperatura constante. constante. Los procesos procesos isotérmicos no son isentrópicos. isentrópicos.







Referencias bibliográficas

YUNUS A. CENGEL, OCTAVA EDICION, TERMODINÁMICA, McGraw-Hill. http://docslide.net/documents/capitulo-ii-compo http://docslide.net/docu ments/capitulo-ii-comportamiento-p-v-t-de-las-sustanc rtamiento-p-v-t-de-las-sustanciasias puras.html https://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_isentr%C3%B3pico

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