conceptos basicos de termo

8/17/2019 Conceptos Basicos de Termo

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CONCEPTOS BASICOS DE TERMDINAMICA

1. Convertir las siguientes lecturas de presión a kPa, suponiendo que el barómetro indica 760 mm de Hg.

Los valores anteriores son estándar. Para obtener este valor, tenemos que usar ρHg = 13596 kg/m3 y g = 9,80m/s2. Cuando usamos ρHg = 13600 kg/m3 y g = 9,81 m/s2, obtenemos Patm. = 101.396 N/m2 que es ligeramentdiferente de 101.325 N/m2. Se recomienda que para la presión de 1 atm. El valor 101325 N/m2 se debe utilizar.

2. En un pistón de 10 cm de diámetro de una fuerza de 1000 N se aplica de manera uniforme. Encontrar la presiósobre el pistón.


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3. Un tubo contiene un aceite de gravedad específica 0,9 a una profundidad de 120 cm. Encontrar la presiómanométrica a esta profundidad (en kN/m2).

Solución. Peso específico de aceite = 0,9

Profundidad de aceite en el tubo, h = 120 cm = (1,2 m)

Sabemos que P = Wh

= ρ.g.h, ρ es la densidad de masa

= (0,9 ρw) × g × h, siendo ρw densidad de masa de agua

4. Un vacío registrado en el condensador de una planta de energía de vapor es 740 mm de Hg. Halle la presióabsoluta en el condensador en Pa. La lectura barométrica es de 760 mm de Hg.

Solución: Vacío registrada en el condensador = 740 mm de HgUna lectura barométrica = 760 mm Hg

Sabemos que,La presión absoluta en el condensador = Lectura barométrica - de vacío en el condensador

5. Un recipiente de forma cilíndrica de 50 cm de diámetro y 75 cm de alto. Contiene 4 kg de un gas. La presión semide con el manómetro indica 620 mm de Hg por encima de la atmósfera cuando barómetro indica 760 mm deHg. Determine:(i) La presión absoluta del gas en el recipiente en la barra.(ii) el volumen y la densidad del gas específico.

Solución. Diámetro del buque, d = 50 cm (= 0,5 m)Altura del recipiente, h = 75 cm (= 0,75 m)Masa de gas en el recipiente, m = 4 kgManómetro de lectura = 620 mm de Hg por encima de la atmósferaBarómetro de lectura = 760 mm Hg

Ahora, el volumen del recipiente


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6. En una línea de tubería de la presión del gas se mide con un manómetro de mercurio que tiene una extremidaabierta a la atmósfera (Fig. 2.25). Si la diferencia en la altura del mercurio en las dos extremidades es de 550 mmel cálculo de la presión del gas.

Dado: lectura barométrica = 761 mm HgAceleración de la gravedad = 9,79 m/s2Densidad del mercurio = 13640 kg/m3.

Solución: En el plano LM, tenemos:

Ahora: , donde h0 = altura barométrica; ρ = densidad del mercurio; P0 presión atmosférica

Por lo tanto:

7. Un manómetro de mercurio de tubo en U con un brazo abierto a laatmósfera se utiliza para medir la presión en una tubería de vapor. El nivel demercurio en el brazo abierto es 97,5 mm mayor que el del brazo conectado ala tubería. Algunos vapores en la tubería se condensan en el brazo del


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manómetro conectado a la tubería. La altura de esta columna es de 34 mm. La presión atmosférica es de 760 mmde Hg. Halle la presión absoluta de vapor.

Solución. Al igualar la presión en mm Hg en ambos brazos por encima de la línea XX (Fig. 2.26obtenemos:

8. Un manómetro de tubo en U está conectado a una tubería de gas. El nivel del líquido en el brazo del manómetr

abierto a la atmósfera es 170 mm más baja que el nivel del líquido en el brazo conectado a la tubería de gas. Elíquido en el manómetro tiene una gravedad específica de 0,8. Halle la presión absoluta del gas si el manómetrlee 760 mm de Hg.

9. Estimar la masa de un pistón que puede ser apoyado porun gas atrapado bajo el pistón en un cilindro vertical de 200mm de diámetro cuando un manómetro indica una


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diferencia de 117 mm de columna de Hg para la presión del gas.Solución. Consulte la figura. 2.28.

Sea m = masa del pistón, en kg. p = presión del gas = 117 mm de columna de Hg

Dia. de cilindros verticales, d = 200 mm

Ahora, la fuerza hacia abajo = m.gy fuerza ascendente

10. Un satélite artificial gira alrededor de la Tierra con una velocidad relativa de . Si la aceleración de lgravedad es y la fuerza gravitacional es 3600 N, calcular su energía cinética.Solución. La velocidad relativa de satélite, v = 800 m/s

Aceleración de la gravedad, g = Fuerza gravitacional, m.g = 3600 N

11. La capacidad de calor específico del sistema durante un cierto proceso está dada por:

Si la masa del gas es de 6 kg y sus cambios de temperatura de 25 ° C a 125 ° C hallazgo:(i) El calor transferido; (ii) La medida de calor específico del gas.

Solución. Masa del gas, m = 6 kgCambio en la temperatura del gas = 25 ° C a 125 ° C

(i) El calor transferido, Q:

Sabemos que el calor transferido es dado por,

(ii) La medida de calor específico del gas,


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12. Una escala de temperatura de cierto termómetro está dada por la relación:

Donde a y b son constantes y p es la propiedad termométrica del fluido en el termómetro. Si en el punto dcongelación y el punto de vapor las propiedades termométricas se encuentran para ser 1.5 y 7.5 respectivamente¿cuál será la temperatura correspondiente a la propiedad termométrica de 3,5 en la escala Celsius.

Solución:

En la escala Celsius:

Punto de Hielo = 0 ° C, y

Punto de vapor = 100 ° C

De las condiciones dadas, tenemos

0 = a + b ln 1,5... (i)Y 100 = a + b ln 7,5... (ii)Es decir, 0 = a × 0.4054 + b... (iii)y 100 = a × 2,015 + b ... (iv)Restando (iii) a partir de (iv), obtenemos

100 = 1.61ao a = 62,112Sustituyendo este valor en la ecuación. (iii), obtenemos b = - 0,4054 × 62.112 = - 25.18∴ Cuando p = 3,5 el valor de la temperatura está dada por

t = 62.112 ln (3.5) - 25,18 = 52,63 ° C. (Resp.)

13. Un termopar con unión de prueba en t° C en la escala del termómetro de gas y la unión de referencia en e punto de hielo da la fem como:

El milivoltímetro se calibra en los puntos de hielo y vapor. ¿Cuál será la lectura en este termómetro en el que etermómetro de gas lee 70 ° C?

Cuando el termómetro de gas lee 70 ° C el termopar leerá:

14. Opina si las siguientes cantidades pueden ser llamadas como propiedades o no:


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El trabajo de los desplazamientos,

Este es un trabajo positivo, debido a que el trabajo se realiza por el sistema. El trabajo realizado por latmósfera es - 60.795 kJ. Puesto que la pared del cilindro es rígido no hay PDV-trabajo que participan eella.Se supone que la presión en el globo es la atmosférica en todo momento, ya que la tela del globo es ligeroinelástico y no sometida a esfuerzo. Si el globo fuese elástico y ha destacado durante el proceso de llenado

el trabajo realizado por el gas sería mayor que 60.795 kJ por una cantidad igual al trabajo realizado en eestiramiento del globo, aunque el trabajo de desplazamiento realizado por la atmósfera sigue siendo 60.795 kJ. Sin embargo, si el sistema incluye tanto el gas y el globo, el trabajo de desplazamiento debe se60.795 kJ, como estimado anteriormente.

16. Determinar el trabajo realizado por el aire que entra en un recipiente evacuado de la atmósfera cuando se abrla válvula. La presión atmosférica es de 1.013bar y 1,5 m3 de aire a condición atmosférica entra en el recipiente.

Solución. Fig. 2.35 muestra la condición inicial y final del sistema.

Volumen final de globo

Globo inicialmente plano


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No se trabaja por el límite en contacto con el recipiente que el límite no se mueve. El trabajo se realiza poel límite externo a presión constante.

Desde el límite del aire libre se está contrayendo, el trabajo realizado por el sistema es negativo, y loalrededores hacen un trabajo positivo sobre el sistema.

17. Un pistón y cilindro de la máquina que contiene un sistema de fluido tiene un dispositivo de agitación como smuestra en la figura. 2.36. El pistón es sin fricción, y que se mantiene presionado contra el fluido debido a l presión atmosférica de 101,3 kPa. El dispositivo agitador se mueve a 9.500 revoluciones con un par medio frental fluido de 1,25 Nm. Mientras tanto el pistón de 0,65 m de diámetro se mueve fuera 0,6 m. Encuentra ltransferencia red para el sistema.

Solución. Refer Fig. 2.36.

Limite inicial

Limite final


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El trabajo realizado por el dispositivo agitador en el sistema,

Donde T = par = 1,25 Nm N = número de revoluciones = 9500

Este es un trabajo negativo para el sistema.El trabajo realizado por el sistema sobre el entorno

Donde, p = Presión = 101,3 kPaA = Área del pistón = π / 4 × (0,65) 2 = 0,3318 m2, yL = distancia recorrida por el pistón = 0,6 m

Este es un trabajo positivo para el sistema.Por lo tanto, la transferencia de trabajo neto para el sistema:

18. Un pistón de motor diesel que tiene una superficie de 45 cm2 se mueve 5 cm durante parte de la carrera daspiración. 300 cm3 de aire fresco se extrae de la atmósfera. La presión en el cilindro durante la carrera daspiración es 0,9 × 105 N/m2 y la presión atmosférica es de 1,013 × 105 N/m2. La diferencia entre la succión y l presión atmosférica se tiene en cuenta la resistencia al flujo en la tubería de aspiración y la válvula de entradEncuentre el trabajo neto realizado durante el proceso.

Solución. Área del pistón del motor diesel

Agitador

Sistema

Cilindro


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Cantidad de aire fresco aspirado desde la atmósfera

La presión dentro del cilindro durante la carrera de admisión:

Presión atmosféricaLas condiciones iniciales y finales del sistema se muestran en la figura. 2.37.Trabajo neto realizado = Trabajo realizado por límites aire libre + trabajo realizado sobre el pistónEl trabajo realizado por el aire libre = (-), porque se contrae en la fronteraEl trabajo realizado por el cilindro sobre el pistón = (+), porque se expande la frontera.

19. Las propiedades de un cambio de sistema cerrado a raíz de la relación entre la presión y el volumen como pV =3.0 Donde p es en la barra de V está en m3. Calcular el trabajo realizado cuando aumenta la presión de 1.5 bar a 7.5bar.


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El trabajo realizado, W: El trabajo realizado durante el proceso se da por:

20. Para un sistema cerrado se suministra 150 kJ de trabajo. Si el volumen inicial es de y la presión de locambios en el sistema como p = 8 - 4V, donde p es en bar y V es en , determinar el volumen final y la presiódel sistema.

Solución. Cantidad de trabajo suministrado a un sistema cerrado = 150 kJVolumen inicial = 0,6 m3Relación de presión-volumen, p = 8 - 4V

El trabajo realizado durante el proceso se da por:

Pero este trabajo es igual a ya que este trabajo se suministra con el sistema.


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Signo positiva es incompatible con el presente problema, por lo tanto, no se considera.

TRABAJO REVERSIBLE

21. Un fluido a una presión de 3 bar, y con un volumen específico de

, contenida en un cilindro detráde un pistón se expande reversiblemente a una presión de 0,6 bar de acuerdo con una ley,

donde C es un

constante. Calcule el trabajo efectuado por el fluido en el pistón.Solución. Refiriéndose a la fig. 2.38


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22. Un cilindro contiene 1 kg de un cierto fluido a una presión inicial de 20 bar. Se permite que el fluido sexpanda de manera reversible detrás de un pistón de acuerdo con una ley pV2 = constante hasta que se duplica evolumen. El líquido se enfría a continuación de forma reversible a presión constante hasta que el pistón recupersu posición original; el calor se suministra a continuación de forma reversible con el pistón firmemente bloqueaden posición hasta que la presión se eleva al valor original de 20 bar. Calcular el trabajo neto realizado por el fluido para un volumen inicial de 0,05 m3.

Solución: Refiriéndose a la fig. 2.39

Teniendo en cuenta el proceso de 1-2:

El trabajo realizado por el fluido desde 1 hasta 2 = Área 12 ML1 ∫


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El trabajo realizado en el líquido 2-3:

El trabajo realizado durante el proceso de 3-1: , porque el pistón está bloqueado en la posición (es decir, volumen permanece constante

Trabajo neto realizado por el fluido: ()


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Ejemplo 3.1. Calcular la fracción seca (calidad) de vapor que tiene 1,5 kg de agua en suspensión con 50 kg dvapor.

Solución. Masa de vapor seco, Masa del agua en suspensión,

Fracción de sequedad:

( )

Ejemplo 3.2. Un recipiente que tiene un volumen de contiene 3,0 kg de agua líquida y la mezcla de vapode agua en equilibrio a una presión de 0,5 MPa. Calcular:

(i) Masa y volumen de líquido;(ii) masa y volumen de vapor.

Solución: Volumen del recipiente, Masa de agua líquida y vapor de agua, m = 3,0 kgPresión, P=0.5 MPa=5 Bar

Por lo tanto el volumen específico:

A 5 bares: Desde las tablas de vapor,

Sabemos que,

(i) Masa y volumen de líquido,

(ii) masa y volumen de vapor,

Ejemplo 3.3. Un recipiente que tiene una capacidad de 0,05 m3 contiene una mezcla de agua saturada y el vaposaturado a una temperatura de 245 ° C. La masa del líquido presente es de 10 kg. Encontrar:


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4. Determinar la cantidad de calor, que se debería suministrar a 2 kg de agua a 25 ° C para convertirlo en vapor de agua a 5

bar y 0,9 seco.

Solución. Masa de agua que se convierte en vapor, mw = 2 kg

Temperatura del agua, tw = 25 ° C

Fracción de presión y la sequedad del vapor = 5 bar, 0,9 seca

A 5 bar: Desde las mesas de vapor,

La entalpía de 1 kg de vapor de agua (por encima de 0 ° C)

Calor sensible asociado con 1 kg de agua

Cantidad neta de calor que debe suministrarse por kg de agua

La cantidad total de calor a suministrar

5. ¿Qué cantidad de calor se necesitaría para producir 4,4 kg de vapor a una presión de 6 bar y una temperatura de 250 ° C

de agua a 30 ° C? Tome el calor específico de vapor sobrecalentado como 2,2 kJ / kg K.

Solución. Masa de vapor de agua que se produce, m = 4,4 kg

Presión de vapor, p = 6 bar

Temperatura de vapor, Tsup = 250 ° C

Temperatura del agua = 30 ° C

Calor específico del vapor, cps = 2,2 kJ / kg

Con 6 bar, 250 °C: Desde las tablas de vapor,

La entalpía de 1 kg de vapor sobrecalentado a contar desde 0 ° C,


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Cantidad de calor ya con 1 kg de agua

Importe neto de calor requerido para ser suministrado por kg

La cantidad total de calor que se requiere

6. Determinar la masa de 0,15 m3 de vapor húmedo a una presión de 4 bar y sequedad fracción 0.8. También calcule el

calor de 1 m3 de vapor.

Solución. Volumen de vapor húmedo, v = 0,15 m3

Presión de vapor húmedo, p = 4 bar

Fracción Sequedad, x = 0.8

A 4 bar. Desde las tablas de vapor,

Masa de 0,15 m3 de vapor

Calor total de 1 m3 de vapor que tiene una masa de 2.7056 kg

= 2,7056h (donde h es el calor total de 1 kg de vapor)

7. 1,000 kg de vapor a una presión de 16 bar y 0,9 seco es generado por una caldera por hora. El vapor pasa a través de un

sobrecalentador a través de la válvula de parada de la caldera, donde su temperatura se eleva a 380 ° C. Si la temperatura

del agua de alimentación es 30 º C, determinar:

(i)

El calor total suministrado para alimentar agua por hora para producir vapor húmedo.

(ii)

La cantidad total de calor absorbida por hora en el sobrecalentador.

Tome el calor específico de vapor sobrecalentado como 2,2 kJ / kg K.

Solución. Masa de vapor generado, m = 1000 kg / h



Temperatura de vapor sobrecalentado,

Temperatura del agua de alimentación = 30 °C

Calor específico del vapor sobrecalentado,

A los 16 bar. Desde las tablas de vapor,


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(i)

El calor suministrado para alimentar agua por hora para producir vapor húmedo está dada por:

(ii)

El calor absorbido por sobrecalentado por hora

8. El uso de las tablas de vapor, determinar el calor específico medio de vapor sobrecalentado:

(i) al 0,75 bar, entre 100 °C y 150 °C;

(ii) a 0,5 bar, entre 300 °C y 400 °C.

Solución. (i) A 0,75 bar. Desde las tablas de vapor;

(ii) En 0,5 bar. Desde las tablas de vapor;

9. Una olla a presión contiene 1,5 kg de vapor saturado a 5 bar. Encontrar la cantidad de calor que debe ser rechazada a fi

de reducir la calidad de 60% seco. Determinar la presión y temperatura del vapor en el nuevo estado.

Solución. Masa de vapor en la olla a = 1,5 kg


Fracción seca inicial de vapor, x1 = 1

Fracción seca final de vapor, x2 = 0.6

Calor a ser rechazado:

La presión y la temperatura del vapor en el nuevo estado:


Por lo tanto, el volumen de la olla a presión


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La energía interna del vapor por kg en el punto 1 inicial,

También, V1 = V2 (V2 = volumen en condición final)

(Vf2 es insignificante)

De las tablas de vapor correspondientes a 0.625 m3/kg,

La energía interna del vapor por kg, en el punto 2 final,

El calor transferido a volumen constante por kg

Por lo tanto, el calor total transferido

El signo negativo indica que el calor ha sido rechazado.

10. Un recipiente esférico de 0,9 m3 de capacidad contiene vapor a 8 bar y 0,9 fracción seca. El vapor se sopla fuera hasta

que la presión cae a 4 bar. La válvula se cierra entonces y se permite que el vapor se enfríe hasta que la presión cae a 3 ba

Suponiendo que la entalpía de vapor de agua en el recipiente permanece constante durante el soplado fuera de períodos,

determinar:

(i)

La masa de vapor arrancado;

(ii)

La fracción de sequedad de vapor de agua en el recipiente después del enfriamiento;

(iii)

La pérdida de calor por vapor por kg durante el enfriamiento.

Solución. Capacidad del recipiente esférico, V = 0,9 m3

Presión del vapor, p1 = 8 bar

Fracción de sequedad del vapor, x1 = 0.9

Presión de vapor después de volar fuera, p2 = 4 bar

Presión final de vapor, p3 = 3 bar.

(i) La masa de vapor arrancado:


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La masa de vapor de agua en el vaso

La entalpía de vapor antes de ser soplado (por kg)

Entalpía antes de soplar = Entalpía después soplando

Ahora la masa de vapor de agua en el vaso después de soplar fuera,

Masa de vapor arrancado, m = m1 - m2 = 4,167 - 2,122

= 2.045 kg. (Ans.)

(ii) la fracción de sequedad del vapor en el recipiente después de enfriar, X3:

Como es de enfriamiento volumen constante

(iii) El calor perdido durante el enfriamiento:

El calor perdido durante el enfriamiento m = (U3 - u2), donde U2 y U3 son las energías internas de vapor antes

de iniciar el enfriamiento o después de soplar y al final de la refrigeración.

El calor transferido durante el enfriamiento

0,9 m3

capacidad

Válvula

Buque esférico


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El calor perdido durante el enfriamiento = 913,6 kJ. (Resp.)

11. Si se produce una cierta cantidad de vapor de agua a una presión de 8 bar y sequedad fracción de 0,8. el resultado:

(i) el trabajo externo realizado durante la evaporación.

(ii) el calor latente del vapor interno.

Solución. Presión de vapor, p = 8 bar



(i) el trabajo externo realizado durante la evaporación

(ii) el calor latente interno

12. Una cantidad de vapor a 10 bar y 0,85 sequedad ocupa 0,15 m3. Determinar el calor suministrado para elevar la

temperatura del vapor de agua a 300 ° C a presión constante y el porcentaje de este calor que aparece como trabajo

externo. Tome calor específico del vapor sobrecalentado como 2,2 kJ / kg K.

Solución. Presión de vapor, p1 = p2 = 10 bar

Fracción Sequedad, x1 = 0,85

Volumen de vapor, V1 = 0,15 m3

Temperatura final de vapor,

Calor específico del vapor sobrecalentado,

Masa de vapor

El calor suministrado por kg de vapor

Suministra calor total

Trabajo externo realizado durante este proceso


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Porcentaje de calor total suministrado (por kg), que aparece como el trabajo externo

13. Encontrar el volumen específico, la entalpía y la energía interna del vapor húmedo a 18 bar, fracción seca 0.85.


Fracción Sequedad, x = 0,85

Desde las tablas de vapor correspondiente a la presión de 18 bar:

(i) Volumen específico del vapor húmedo,

(ii) Entalpía específica del vapor húmedo,

(iii) la energía interna específica del vapor húmedo,

14. Encontrar la fracción de sequedad, volumen específico y la energía interna de vapor a 7 bar y entalpía 2550 kJ / kg.


La entalpía de vapor, h = 2.550 kJ

Desde las tablas de vapor correspondiente a la presión de 7 bar:

(i) la fracción de sequedad, x:

A 7 bar, Hg = 2,762 kJ / kg, por lo tanto, ya que la entalpía real se da como 2550 kJ / kg, el vapor debe estar en el estad

de vapor húmedo.


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Ahora, usando la ecuación

Por lo tanto, la fracción de sequedad = 0,897. (Resp.)

(ii) El volumen específico del vapor húmedo,

(iii) la energía interna específica del vapor húmedo,

15. El vapor a 120 bar tiene un volumen específico de 0,01721 m3/kg, encuentre la temperatura, la entalpía y la energía

interna.


Volumen específico, v = 0.01721 m3/kg

(i) Temperatura:

En primer lugar hay que decidir si el vapor es húmedo y seco saturado o sobrecalentado.

En 120 bar, VG = 0,0143 m3/kg, que es menor que el volumen específico real de

0,01721 m3/kg, y por lo tanto el vapor es sobrecalentado.

De las tablas de sobrecalentamiento a 120 bar, el volumen específico es 0.01721 m3/kg a una temperatura de 350 ° C

(Resp.)

(ii) La entalpía:

Desde las tablas de vapor la entalpía específica a 120 bar, 350 ° C,

(iii) la energía interna:

Para encontrar la energía interna, utilizando la ecuación,

16. El vapor a 140 bar tiene una entalpía de 3001,9 kJ / kg, encontrar la temperatura, el volumen específico y la energía

interna.



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La entalpía de vapor, h = 3001,9 kJ / kg

(i) Temperatura:

En 140 bar, Hg = 2642,4 kJ, que es menor que la entalpía real de 3001,9 kJ / kg, y por lo tanto el vapor es

sobrecalentado.

De las tablas de sobrecalentamiento a 140 bar, h = 3001,9 kJ / kg a una temperatura de 400 °C. (Resp.)

(ii) El volumen específico, v = 0.01722 m3/kg. (Resp.)

(iii) La energía interna (específica),

17. Calcular la energía interna por kg de vapor de agua sobrecalentado a una presión de 10 bar y una temperatura de 300

C. También encontrará el cambio de energía interna si este vapor se expande hasta 1,4 bar y la fracción de sequedad 0.8.

Solución. A los 10 bar, 300 ° C. Desde las tablas de vapor para el vapor sobrecalentado.

Y que corresponde a 10 bar (de las tablas de vapor saturado seco)

Para encontrar Vsup., Utilizando la relación,

La energía interna del vapor sobrecalentado a 10 bar,

A 1,4 bar. Desde las tablas de vapor;

La entalpía de vapor húmedo (después de la expansión)

La energía interna de este vapor,


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Por lo tanto el cambio de energía interna por kg

El signo negativo indica disminución de la energía interna.

18. Encontrar la energía interna de 1 kg de vapor a 20 bar cuando

(i)

es sobrecalentado, siendo su temperatura de 400 ° C;(ii)

que esté mojado, su sequedad siendo 0.9.

Supongamos vapor sobrecalentado a comportarse como un gas perfecto desde el comienzo de sobrecalentamiento y

por lo tanto obedece a la ley de Charle. Calor específico para vapor = 2,3 kJ / kg K.

Solución. Masa de vapor = 1 kg


Temperatura de vapor sobrecalentado =


Calor específico del vapor sobrecalentado, Cps = 2,3 kJ / kg K

(i) la energía interna de 1 kg de vapor sobrecalentado:

A los 20 bar. Desde las tablas de vapor,

El valor de Vsup se puede encontrar por la ley de Charle

Por lo tanto la energía interna,

(ii) la energía interna de 1 kg de vapor húmedo:

Por lo tanto la energía interna = 2429,24 kJ / kg. (Resp.)


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19. Dos calderas de una con sobrecalentador y otra sin sobrecalentador están entregando cantidades iguales de vapor en

un principal común. La presión en las calderas y la principal es de 20 bar. La temperatura de vapor de una caldera con un

sobrecalentador es 350°C y temperatura del vapor en el principal es 250 ° C. Determinar la calidad de vapor suministrado

por la otra caldera. Tome Cps = 2,25 kJ / kg.

Solución. Caldera B1. 20 bar, 350 ° C:

Caldera B2. 20 bar (temperatura no es conocida):

Principal. 20 bar, 250 ° C.

Calor total de 2 kg de vapor en el vapor principal


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Por lo tanto, la calidad de vapor suministrado por la otra caldera = 0,925. (Resp.)

20. Determine la entropía de 1 kg de vapor húmedo a una presión de 6 bar y 0.8 en seco, contado desde el punto de

congelación (0 ° C).

Solución. Masa de vapor húmedo, m = 1 kg



A las 6 bar. Desde las tablas de vapor,

La entropía del vapor húmedo está dada por

Por lo tanto, la entropía del vapor húmedo = 5.7865 kJ / kg K. (Resp.)

21. El vapor entra en un motor a una presión de 10 bar absoluto y 400 ° C. Se agota en 0,2 bar. El vapor de agua a escape e

0.9 seca. Buscar:

(i)

Disminución de la entalpía;

(ii)

el cambio en la entropía.

Solución. Presión inicial de vapor, p1 = 10 bar

Temperatura inicial de vapor, tsup = 400 ° C

Presión final de vapor, p2 = 0,2 bar

Estado final de vapor, x2 = 0.9

A 10 bar, 400 ° C. Desde las tablas de vapor,

A 0,2 bar. Desde las tablas de vapor,


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Por lo tanto, (i) Disminución de la entalpía,

(ii)el cambio en la entropía,

22. Encontrar la entropía de 1 kg de vapor de agua sobrecalentado a una presión de 12 bar y una temperatura de 250 ° C.

Tome calor específico del vapor sobrecalentado como 2,1 kJ / kg K.

Solución. Masa de vapor, m = 1 kg


Temperatura de vapor, Tsup = 250 + 273 = 523 K

Calor específico del vapor sobrecalentado, cps = 2,1 kJ / kg K


∴ La entropía de 1 kg de vapor sobrecalentado,

23. Un pistón-cilindro contiene 3 kg de vapor húmedo a 1,4 bar. El volumen inicial es de 2.25 m3. El vapor se calienta hasta

que su temperatura alcanza 400 ° C. El pistón es libre para moverse hacia arriba o hacia abajo a menos que llegue a los

topes en la parte superior. Cuando el pistón está en contra de las paradas del volumen del cilindro es de 4,65 m3.

Determine la cantidad de trabajo y la transferencia de calor hacia o desde el vapor.

Solución. Volumen inicial por kg de vapor

Volumen específico del vapor a 1,4 bar

Fracción de sequedad del vapor inicial

A 1.4 bar, la entalpía de 3 kg de vapor

A 400 ° C, volumen de vapor de agua por kgA 400 ° C, cuando Vsup = 1.55 m3/kg, desde tablas de vapor,

Presión de vapor de agua = 2,0 bar

Temperatura de saturación

Grado de sobrecalentamiento

La entalpía de vapor sobrecalentado a 2,0 bar,


32/34

Calor añadido durante el proceso de

La energía interna de 0.607 vapor seco a 1,4 bar

La energía interna del vapor sobrecalentado a 2 bar, 400 ° C

Cambio en la energía interna

Por lo tanto, el trabajo realizado

24. Vapor a una presión de 5 bar pasa a un tanque que contiene agua donde se pone condensa. La masa y la temperatu

en el tanque antes de la admisión de vapor son 50 kg y 20 ° C, respectivamente. Calcular la fracción de sequedad de vapo

cuando entra en el tanque si 3 kg de vapor de agua consigue condensan y la temperatura resultante de la mezcla s

convierte en 40 ° C. Tome agua equivalente de tanque como 1,5 kg.


Masa del agua en el tanque = 50 kg

Temperatura inicial del agua = 20 ° C

Cantidad de vapor condensado, ms = 3 kg

La temperatura final después de la condensación de vapor de agua = 40 ° C

Equivalente de agua del tanque = 1,5 kg

Fracción de sequedad del vapor, x:


Masa total de agua, MW = masa de agua en el tanque + agua equivalente de tanque

Además, la pérdida de calor por vapor = calor ganado por el agua

Por lo tanto sequedad la fracción de vapor de agua = 0,456. (Resp.)

25. De vapor a una presión de 1,1 bar y 0,95 seco se pasa a un tanque que contiene 90 kg de agua a 25 ° C. La masa de

depósito es 12,5 kg y el calor específico del metal es 0,42 kJ / kg K. Si la temperatura del agua se eleva a 40 ° C tras el paso

del vapor, determinar la masa de vapor de agua condensada. Radiación negligencia y otras pérdidas.

Solución. Presión de vapor, p = 1,1 bar

Fracción de sequedad del vapor, x = 0,95

Masa del agua en el tanque = 90 kg

Temperatura inicial del agua en el tanque = 25 ° C

Masa de tanque = 12,5 kg

Calor específico del metal de = 0,42 kJ / kg K

Temperatura final del agua = 40 ° C.

Masa de vapor de agua condensada, ms:

Dado que las pérdidas por radiación se descuidan,

∴ calor perdido por el vapor = calor ganado por el agua


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donde, m1 = masa de agua fría en el recipiente antes de suministro de vapor, y

m2 = equivalente de agua del buque = 0,42 × 12,5 = 5,25 kg

A 1,1 bar. Desde las tablas de vapor,

Por lo tanto, la masa de vapor de agua condensa = 2.488 kg. (Resp.)

26. Un calorímetro de estrangulamiento se utiliza para medir la fracción de sequedad del vapor en el vapor principal que

tiene el vapor que fluye a una presión de 8 bar. El vapor de agua después de pasar por el calorímetro es a 1 bar de presión

115 ° C.

Calcular la fracción de sequedad del vapor en el principal. Tome cps = 2,1 kJ / kg K.

Solución. Condición de vapor antes de estrangulamiento:

Condición de vapor después del estrangulamiento:

Como limitación es un proceso entalpía constante

Por lo tanto, la fracción de sequedad del vapor en la principal = 0,97. (Resp.)

27. Las siguientes observaciones fueron tomadas con una separación y un calorímetro de estrangulación dispuestos en

serie:

Agua separada = 2 kg, vapor descargado desde el calorímetro de estrangulamiento = 20,5 kg, temperatura del vapor

después de estrangulamiento = 110 ° C, la presión inicial = 12 bar abs., Barómetro = 760 mm de Hg, presión final = 5 mm

de Hg.

Estimar la calidad del vapor suministrado.

Solución. Cantidad de agua separa, mw = 2 kgVapor (condensado) descargado del calorímetro de estrangulación, ms = 20,5 kg

Temperatura de vapor después de estrangulamiento, tsup = 110 ° C

Presión inicial de vapor, p1 = 12 bar abs.

Presión final de vapor,


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Desde las tablas de vapor:

Toma

Ahora, la calidad de vapor suministrado,

28. Los siguientes datos fueron obtenidos en una prueba en una separación combinada y estrangulando calorímetro:

Presión de vapor de la muestra = 15 bar, presión de vapor en la salida = 1 bar, temperatura de vapor a la salida = 150 °

C, la descarga de la separación de calorímetro = 0,5 kg / min, flujo de estrangulamiento calorímetro = 10 kg / min.

Determinar la fracción de la sequedad de la muestra de vapor.

Solución. Presión de la muestra de vapor, p1 = p2 = 15 bar

Presión de vapor a la salida, p3 = 1 bar

Temperatura de vapor en la salida, tsup3 = 150 ° C

Descarga de separar calorímetro, mw = 0,5 kg / min

Secreción del estrangulamiento calorímetro, ms = 10 kg / minDesde las tablas de vapor:

Ahora, la calidad de vapor suministrado,

conceptos basicos de termo

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