SOLUCION EJERCICIOS TERMODINAMICA
3.24E Complete esta tabla para H2O:
T(°F) A)300 B)267.02 C)500 D)400
P(psia) 67.028 40 120 400
U, Btu/lbm 782 236.02 1117.3 374
Descripción fase L+V Liquido saturado V.S.C L.C
DESARROLLO A) Al revisar revisar en la tabla tabla A-4E en la temperatura temperatura dada, dada, podemos podemos ver como como la energía interna dada se encuentra dentro del rango de saturación, por lo que podemos decir que la fase es la de Liquido más más Vapor. P=Psat@T=300° F = 67,028 psia B) T= Tsat@p=40psia= 267.02 °F U=uf =236.02 =236.02 Btu/lbm (Tabla A-5E) C) Al ser P
Psat@T=400° F entonces está en la zona de líquido comprimido. U≈uf ≈374 ≈374 Btu/lbm Nota: esta aproximación se hace ya que el resultado de multiplicar la calidad por la diferencia de energías internas no es muy grande. 3.31 (Desarrollo)
P1= Psat@T=-40° C=51.25kPa Acorde a la tabla A-13, A-13, para hallar la temperatura temperatura a una presión de 200kPa 200kPa y un volumen de 0.1348 m^3/kg tenemos que interpolar, entonces: T
v
60
0.13206
T
0.13408
70
0.13641
0.134 0.13480 80 0.132 0.13206 06 60 = 0.136 0.13641 41 0.132 0.13206 06 10 = 66.3°C
3.36E (Desarrollo)
v1=vf +xvfg=(0.01143)+(0.8)(4.4286-0.01143)= 3.545166ft 3/lbm V1=mv1=(0.13 lbm)( 3.545166ft 3/lbm)=0.4609 ft 3 V2=1.5(0.4609 ft 3)=0.6913 ft 3 ∆x=∆V/A=∆/((piD 2)/4)=4(0.6913-0.4609) ft 3/pi(1ft) 2=0.2933 ft ∆P=(k∆x)/( (piD2)/4)=4(37lbf/in)(0.2933*12in)/pi(12in) 2=1.15 lbf/in 2=1.15psia
P2=P1+∆P=∆P+ Psat@T=-30° F=9.87+1.15=11.02 psia v2=V2/m=0.6913 ft 3/0.13 lbm=5.317 ft 3/lbm Para hallar la temperatura y la entalpia requeridas interpolamos de la tabla entre 10 y 15 psia, asi tenemos que: P: 10 psia
1 40 5.317 5.16 = 60 40 5.6802 5.16 1 = 54.33°F
P= 15 psia 230 200 2 200
=
4.7239 4.5802 5.317 4.5802
2 = 303.02°F 54.33
= 303.02 54.33
11.02 10 15 10
P: 10 psia
54.33 40 6040
=
ℎ1 111.76 115.68 111.76
ℎ1 = 114.6 /
P= 15 psia 220 200
150 145.38 = 303.02 200 ℎ2 145.38 ℎ2 = 169.177 /
ℎ 114.57
= 169.177 114.57
11.02 10 1510
3.51 (Desarrollo)
v1=v2=V/m=0014m3/10kg=0.0014m 3/kg Interpolamos para hallar la temperatura: P(kPa) T(°C) 280
-1.25
300
T
320
2,46
300 280 + 1.25 = 320 280 2,46 + 1.25 = 0.61°C
Asi mismo , interpolando hallamos que v f =0.0007736 m3/kg , v fg=0.067978 m3/kg, hf =52.67 kJ/kg y h fg=198.13 kJ/kg v=vf+x(vfg) entonces =
.−. .−.
= 0.009321
h=hf +xhfg=52.67+(0.009321)(198.13)= 54.52 kJ/kg H=mh1=(10kg)(54.52 kJ/kg)=545.2 kJ Ahora para la fase final interpolamos para hallar que T 2=21.55°C, vf =0.0008199 m3/kg, vfg=0.034295 m3/kg, hf =81.51 kJ/kg y h fg=190.9 kJ/kg v2=vf+x(v fg) entonces =
.−. .−.
= 0.01733
h2=hf +xhfg=81.51+(0.01733)(180.9)= 84.64 kJ/kg H2=mh1=(10kg)(84.64 kJ/kg)=846.4 kJ
3.55E (Desarrollo)
v1=v2= 3.0433 f 3/lbm (table A-6E)
Al estar v2 dentro del rango de v f y vg (250 °F) y que al terminar el proceso se alcanzara la presión de saturación entonces tenemos que nuestra P 2=29.844 psia. =
3.0433 0.017 13.816 0.017
= 0.219
h2=hf +xhfg=218.63+(0.219)(945.41)= 426 Btu/lbm 3.64 (Desarrollo)
V=50L=0.05m 3, v1≈ vsat@T=-40° c=0.001008 m3/kg m=V/v=49.6 kg T2= Tsat@p=200kPa=120.21°C ∆H=∆h*m= (2706.3-167.53)kJ/kg*49.6kg=125.9MJ
