TRABAJO DE FISICOQUIMICA DEIVID SERNA, YODIS ORTEGA, YOSELIS MARTINEZ
5 DE NOVIEMBRE DE 2016 UNIVERSIDAD DE CORDOBA
1. Una máquina térmica opera entre una fuente a 477 °C y un sumidero a 25 °C. Si se suministra calor a la máquina térmica a una tasa constante de 65 000 kJ/min, determine la producción máxima de potencia de esta máquina térmica. Use Matlab para estudiar los efectos de las temperaturas de la fuente de calor y del sumidero sobre la potencia producida y la eficiencia térmica del ciclo. Suponga que la temperatura de la fuente varía de 300 a 1000 °C con incrementos de 10°C, y que la temperatura del sumidero varía de 0 a 50 °C con incrementos de 2°C. Grafique la potencia producida y la eficiencia del ciclo contra la temperatura de la fuente, y explique los resultados.
447°C
Maquina térmica
65000 kJ/min
25°C
+273 = 1 − 298 = 0,600∗ 100 = 60% ᶯ = − 447 + 273 + 273 1.
39000 = 653 = ᶯ ∗ = 0,600∗ 65000 =
clc, clear all, close all
% solución. % datos
T_H = ('TEMPERATURA FUENTE: ') T_L = ('TEMPERATURA SUMIDERO: ') Q_H = (': CALOR CONSTANTE ') T_VARIACION= (': VARIACION DE FUENTE, SUMIDFERO ') C= (' NCREMENTOS: ') W_NET=(':TRABAJO QUE SE UTILIZA ')
% variables
T_1:447 T_2:25 Q_1:65000 T_VARIACION: 300 Δ 1000 C: 2 Δ 10 WNET: 0
% proceso
− − = 0 +273 = = 1 − +273 disp('VARIACION E INCREMENTO: ') disp(Tp)
% GRAFICO VARIACION.
− − = 0 +273 = = 1 − +273 plot(Ta,T),grid on, xlabel('VARIACION E INCREMENTO °C'), ylabel('temperatura '), title('grafica ')
TH [C] WnetkW [kW] 300 567,2 400 643,9 500 700,7 600 744,6 700 779,4 800 807,7 900 831,2 1000 851
ηmax 0,5236 0,5944 0,6468 0,6873 0,7194 0,7456 0,7673 0,7862
2. Un dispositivo de cilindro-émbolo contiene 1.5 kg de nitrógeno, inicialmente a 100 kPa y 17 °C. Entonces se comprime lentamente el nitrógeno, en un proceso politrópico durante el cual PV1.3=constante, hasta que el volumen se reduce a la mitad. Determine el trabajo efectuado y la transferencia de calor para este proceso. Use MatLab para graficar el proceso descrito, en un diagrama P-V, e investigue el efecto del exponente politrópico n sobre el trabajo de la frontera y el calor transferido. Haga variar e l exponente politrópico de 1.1 a 1.6 con incrementos de 0.01. Trace las gráficas de trabajo de la frontera y calor transferido, en función del exponente politrópico, y describa los resultados
− = ∆ − = = − − = − , = , , = () = = 2,100 = 246,2 = = = = 246,2 100 ,5290 = 357.0 − = − = ∫ = 1− 1− 357−290 1,50,2968∗ = = 99.5 1−1.3 = − − = 99.5(0,744 ∗ )357−290 = 24.7 1. clc, clear all, close all % solución % datos P [2]=246,2kpa V [2]=constante P [1]=100kpa V [1]=constante n=W_in n=1 %variables T="exponente poli trópico”
J="energía interna para el nitrógeno como ideal gas, kJ/kg" %proceso W_ in = -P[1]*V[1]*ln(V[2]/V[1]) W_in=-(P[2]*V[2]-P[1]*V[1])/(1-n) End "Input” V ratio=0.5 "V [2]/V [1] = Vatio" "n=1.3" "exponente poli trópico" P[1] = 100 [kPa] T[1] = (17+273) [K] m=1.5 [kg] R_u=8.314 [kJ/kmol-K] R=R_u/MM V [1]=m*R*T[1]/P[1] V[2]=Vratio*V[1] P[2]*V[2]/T[2]=P[1]*V[1]/T[1]" P[2] and T[2]" P[2]*V[2]^n=P[1]*V[1]^n Q_sal = W_ent-m*(u[2]-u[1]) u[1]=energía interna (N2, T=T[1]) " energía interna para el nitrógeno como ideal gas, kJ/kg" u[2]=energía interna (N2, T=T[2]) Call Work(P[2],V[2],P[1],V[1],n:W_in) % graficas "plots"{P_plot*spv_plot/T_plot=P[1]*V[1]/m/T[1]P[2] T[2]" P_plot*spv_plot^n=P[1]*(V[1]/m)^n} {spV_plot=R*T_plot/P_plot"[m^3]"}
3. Calcule y grafique la eficiencia térm ica de una máquina térmica completamente reversible como función de la temperatura de la fuente hasta 2.000 R, con la temperatura del sumidero fijada a 500 R.
ᶯ = 1 − ᶯ = 1 − = 1 − 1 − = √ = √ 1800300 ᶯ = 1 − = ᶯ = 1 −
4. Considere un ciclo de refrigeración de Carnot que se ejecuta en un sistema cerrado en la región de saturación usando 0.96 kg de refrigerante 134a como fluido de trabajo. Se sabe que la temperatura absoluta máxima en el ciclo es 1.2 veces la temperatura absoluta mínima, y la entrada neta de trabajo al ciclo es 22 kJ. Si el refrigerante cambia de vapor saturado a líquido saturado durante el proceso de rechazo de calor, investigue el efecto de la entrada de trabajo neto en la presión mínima. Suponga que la entrada de trabajo varía de 10 a 40 kJ con incrementos de 2 kJ. Grafique la presión mí
1 = 5 = 1 = 1.2−1 − 1
= QL = = 522 = 110 = + = 100 + 22 = 132 = 61.3° = 334.3 TH = 334.3 = 278.6 ≅ 5.6° = 1.2 1.2 por lo tanto,
m = @5.6°C= 355Kpa
Puesto que la entalpía de vaporización hfg en un T o P dado representa la cantidad de transferencia de calor por unidad de masa como una sustancia se convierte de saturado líquido a vapor saturado en ese T o P. Por lo tanto, TH es la temperatura que corresponde al valor de hfg De 137,5 kJ / kg, y se determina a partir de las tablas R134a a
