Eercicio 1 !e Pri"era le# !e $er"o!iná"ica %$aller& 'unio(2018)
15 180° 0,08
Agua caliente industrial de desecho a y con un flujo másico de 5 kg/s entra a una cámara de vaporización a través de una v álvula. El vapor saturado entra a la turina y se e!pande hasta y una calidad de . "i la transferencia de calor a los alrededores y la energ#a cinética y potencial son despreciales determine la potencia generada en la turina en k$.
0.9
=
*olución: %amos a realizar el estudio del volumen de control el cual tomaremos la primera parte del sistema &válvula y 'ámara de %aporización( para hallar la masa de agua caliente de deshecho )ue para a un segundo volumen de control &*urina( para posteriormente hallar la potencia generada por lo tanto tenemos )ue+ •
+olu"en !e control 1
*enemos un sistema de estado estale en el cual entra agua industrial de deshecho a la cámara de vaporización &estado ,( y de ésta salen vapor saturado hacia la turina de vapor &estado -( y l#)uido saturado hacia otro Miguel Bula Picón Ingeniero Mecánico Whatsapp: 3016928280
proceso del sistema &estado ( por lo cual tenemos para el alance de flujo másico+
= + 1
Ahora el alance de energ#a para el primer volumen de control tenemos )ue+
− = ! "# $
0onde+ 'omo no e!iste intercamio de traajo ni de calor con el entorno y los camios de energ#a cinética y potencial son tan pe)ue1as )ue pueden despreciarse entonces+
= % + & + '( + 1$ ) + *( = ( = % + & + '( + 1$ ) + *(+ '( 1$ ) + *( = ( + ( ! "# = 0 ( − ( − ( = 0 ( − ( − − ( = 0 ( − ( = ( − ( ( − ( = ( − ( = '(( −− (( - 0espejando
de &,( y reemplazando valores en &-( tenemos+
0espejando
tenemos+
Ahora vamos a hallar las entrop#as en los diferentes estados para hallar el flujo de masa de la siguiente manera+
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Estado , &2i)uido 'omprimido( %amos a traajar este estado como si se comportara igual a un l#)uido saturado a la temperatura de ,34' por lo tanto y entrando a la tala A67 'engel 8E0 tenemos+
= =180°0 / ( = (234°6 = 7-,05:;* Estado - &%apor "aturado *ala A65(
< = ==100 </ ( = (>?3@ A = $7-8,1:;* Estado &2#)uido "aturado *ala A65(
< = ==000 </ ( = (>?3@ A = 0,:;* Ahora ien reemplazando valores en &( tenemos+
; ; 0 5: * −0, : * = '(( −− (( = 5*;B C7-, $7-8,1:;* −0,: ;* D = 0,-71$*;B Ahora vamos a analizar el volumen de control de la turina de la siguiente manera+ 'omo podemos ver solamente tenemos una entrada y una salida de flujo de masa por lo cual el alance de flujo másico+
− = ! "# = 0 = @ = = 0,-71$ *;B
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Ahora el alance de energ#a para el segundo volumen de control tenemos )ue+
− = ! "#
'omo no e!iste intercamio de traajo ni de calor con el entorno y los camios de energ#a cinética y potencial son tan pe)ue1as )ue pueden despreciarse entonces+
= % + & + '( + 1$ ) + *( = ( = % + & + @ '(@ + 1$ )@ + *(@ = & EA" + @(@ ! "# = 0 9eemplazando valores en &7( tenemos )ue+
( − & EA" − @(@ = 0 & EA" = ( − @(@ &EA" = ( − (@ 5
Ahora ien tenemos )ue el estado 7 es mezcla agua vapor por lo cual sus propiedades serán+
Estado &2#)uido "aturado *ala A65(
< = 0,08=0,9= 8 <F
'omo no tenemos el valor e!acto para ésta presión deemos interpolar para calcular la entalp#a en éste estado+
7,85<< 18,7(5: ;*G ( −18,75:;* = 8 < −7,5 < 10 < 191,81:;* 191,81:;* −18,75: ;* 10 < −7,5 < ( = 17-,-$ :;* Miguel Bula Picón Ingeniero Mecánico Whatsapp: 3016928280
7,85<< $05,(->:;* G ( −$05,- :;* = 8 < −7,5 < 10 < $-9$,1 :;* $-9$,1 :;* −$05,- :;* 10 < −7,5 < (> = $0$, :;* :or lo tanto
(@
se halla as#+
(@ = ( H + ( H* = 17-,-$ :;* + 0,9$0$, :;* = $--5,75 :;*
9eemplazando valores en &5( tenemos+
& EA" = 0,-71$ *;B$7-8,1:;* −$--5,75 :;* = 19,-5:;B I JKLMNOP = QRS,R TI
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