Practica N°1 de Termodinámica-Regiones y propiedades termodinámicas (JC, DG, FP, AT).docx (1)-convertido PDF

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Universidad Tecnológica de PanamáFacultad de Ingeniería MecánicaPractica N°IntegrantesJavier Cortés (8-945-831)Dair Guerra (8-937-1674)Fernando Pinilla (8-955-2116)Alexei Tapia (8-931-1974)ProfesorJimmy ChangAsignaturaTermodinámica 1Grupo1NIFecha de Entrega3 de mayo del 2021Practica N°1 de Termodiná...

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Universidad Tecnológica de Panamá Facultad de Ingeniería Mecánica Practica N°1

Integrantes Javier Cortés (8-945-831) Dair Guerra (8-937-1674) Fernando Pinilla (8-955-2116) Alexei Tapia (8-931-1974)

Profesor Jimmy Chang

Asignatura Termodinámica 1

Grupo 1NI131

Fecha de Entrega 3 de mayo del 2021

Practica N°1 de Termodinámica Donde: u es energía interna, T es temperatura, P es presión, v es volumen, X es calidad (% de vapor), h es entalpía, s es entropía, Y es humedad (% de Líquido).

sg es vapor saturado, sf es Líquido saturado, vf es líquido saturado, vg es vapor saturado, uf es líquido saturado, ug es vapor saturado, hf es líquido saturado y hg es vapor saturado.

Para los siguientes estados, determínense: las regiones, las propiedades termodinámicas que hacen faltan y las 9 gráficas.

Problema N°1: T = 60 °F P = 0.25638 psia

Estado o región: Región de Saturación (La temperatura y su presión de saturación concuerdan con los datos en la tabla A-4E)

Propiedades Termodinámicas faltantes Cómo se encuentran en región de saturación se utilizan los valores de saturación para cada propiedad en la tabla A-4E

Líquido Saturado ��� � ⁄ ��� Uf = 28.08 � �� ⁄ ��� = 28.08 � hf �� ⁄��� Sf = 0.05554 �� � ⁄ ���� X=0%

vf = 0.01604

Vapor Saturado vg = 1206.1

𝑝𝑝𝑝

3⁄ 𝑝𝑝𝑝

Ug = 1030.2 𝑝𝑝𝑝 ⁄𝑝𝑝 𝑝 hg = 1087.4 𝑝𝑝𝑝⁄ 𝑝𝑝𝑝 Sg = 2.0940 𝑝𝑝𝑝⁄ 𝑝𝑝𝑝 𝑝 X = 1%

Graficas del problema N°1

Presión vs Temperatura

Presión vs volumen

Presión vs energía interna

Presión vs entalpía

Presión vs entropía

Temperatura vs volumen

Temperatura vs energía interna

Temperatura vs entalpía

Temperatura vs entropía

Problema N°2: T = 90 °F P = 20 psia

Estado o región: Líquido comprimido ( > 𝑝 𝑝𝑝𝑝) utilizando la tabla A-4E La presión de la sustancia es mayor que la presión de saturación correspondiente a una temperatura dada.

Propiedades Termodinámicas faltantes Al estar en región líquido comprimido utilizamos la tabla A-7E para realizar las interpolaciones necesarias.

Propiedad es v u h s

Resultado 0.01608624

𝑝𝑝𝑝

3 ⁄𝑝𝑝𝑝

58.03224 𝑝𝑝𝑝⁄𝑝𝑝𝑝 58.09176 𝑝𝑝𝑝⁄𝑝𝑝𝑝 0.11089544 𝑝𝑝𝑝⁄ 𝑝𝑝𝑝𝑝

Gráficas del problema N°2

Presión vs Temperatura

Presión vs volumen

Isoterm

Presión vs energía interna

Isoterm

Presión vs entalpía

Isoterm

Presión vs Entropía

P vs S

Isoterm

Temperatura vs volumen T vs v

Isobara

Temperatura vs energía interna

Isobara

Temperatura vs entalpía

Isobara

Temperatura vs entropía

Isobara

Problema N°3: T = 150 °F v = 50 pie3/lbm Estado o región: Región de Saturación o mezcla saturada (𝑝𝑝 < < comprobación (se encuentra dentro de la campana)

𝑝)

utilizando la tabla A-4E para su

Propiedades Termodinámicas faltantes En este caso como nos encontramos en región de saturación buscamos el valor de la calidad (X) realizando un despeje en la fórmula de 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝 con el volumen de 50 que nos proporciona el problema y teniendo la calidad procedemos a calcular las propiedades faltantes. Utilizando los datos de la tabla A-4E

Propiedad es X Y P u h s

Resultad o 0.5157598605 = 51.57 % 48.43 % 3.7234 psia 603.2997 𝑝 𝑝 𝑝 ⁄𝑝𝑝𝑝 637.7727874 𝑝𝑝𝑝⁄𝑝𝑝𝑝 1.067584631 𝑝𝑝𝑝⁄𝑝𝑝𝑝𝑝

Gráficas del problema N°3 Presión vs Temperatura

Presión vs volumen

Isoterm

Presión vs energía interna

Isoterm

Presión vs entalpía

Isoterm

Presión vs entropía P vs s

Isoterm

Temperatura vs volumen

Isóbara

Temperatura vs energía interna

Isóbara

Temperatura vs entalpía

Isóbara

Temperatura vs entropía

Isóbara

Problema N°4: T = 200 °F X = 40 %

Estado o región: Región de saturación o mezcla saturada (Calidad de 40%, humedad del 60%) se utiliza la tabla A-4E

Propiedades Termodinámicas faltantes Utilizando los datos de la tabla A-4E y las ecuaciones de calidad

Propiedad es Y P v u h s

Resulta do 60 % 11.538𝑝𝑝𝑝 psia 13.455178 3⁄ 𝑝𝑝𝑝 530.448 𝑝𝑝𝑝⁄ 𝑝𝑝𝑝 559.17 𝑝𝑝𝑝⁄𝑝𝑝𝑝 1.00449 𝑝𝑝𝑝 ⁄𝑝𝑝𝑝𝑝

Gráficas del problema N°4 Presión vs Temperatura

Presión vs volumen Isoterma

Presión vs energía interna

Isoterma

Presión vs entalpía

Isoterma

Presión vs entropía

Isoterm

Temperatura vs volumen

Isóbara

Temperatura vs energía interna

Isobara

Temperatura vs entalpía

Isobara

Temperatura vs entropía

Isobara

Problema N°5: T = 290°F u = 1000 BTU/lbm

Estado o región: Región de saturación o mezcla saturada (𝑝 𝑝 < < 𝑝) Utilizando la tabla A-4E para su comprobación (Se encuentra dentro de la campana)

Propiedades Termodinámicas faltantes Se utiliza la tabla A-4E, con la ayuda de la ecuación de 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝 buscamos calidad y teniendo la calidad encontramos las propiedades faltantes

Propiedad es X Y P v h s

Resultado 0.883653532382 = 88.36 % 11.64 % 57.573 psia 𝑝𝑝𝑝 6.59429 3⁄ 𝑝𝑝𝑝 1070.2607 𝑝𝑝𝑝⁄𝑝𝑝𝑝 1.50513 𝑝𝑝𝑝⁄ 𝑝𝑝𝑝𝑝

Gráficas del problema N°5 Presión vs Temperatura

Presión vs volumen

Isoterm

Presión vs energía interna

Isoterm

Presión vs entalpía

Isoterm

Presión vs entropía

Isoterm

Temperatura vs volumen

Isobara

Temperatura vs energía interna

Isobara

Temperatura vs entalpía

Isobara

Temperatura vs entropía

Isobara

Problema N°6: T = 495 °F h = 1250 BTU/lbm

Estado o región: Vapor sobrecalentado (ℎ𝑝 < ℎ) se utiliza la tabla A-4E para comprobar que la entalpía sobrepasa el rango de la región de saturación

Propiedades Termodinámicas faltantes Como está en región de Vapor sobrecalentado se utiliza la tabla A-6E y se usan los datos de las tablas con presión 300 psia y 350 psia. Para determinar las propiedades faltantes

Propiedad es P v u s

Resultado 338.2447665 psia 𝑝𝑝𝑝 1.54463 3⁄ 𝑝𝑝𝑝 1153.7314 𝑝𝑝𝑝⁄ 𝑝𝑝𝑝 1.5503 𝑝𝑝𝑝⁄ 𝑝𝑝𝑝𝑝

Gráficas del problema N°6 Presión vs Temperatura

Presión vs volumen

Presión vs energía interna

Presión vs entalpía

Presión vs entropía

Temperatura vs volumen

Temperatura vs energía interna

Temperatura vs entalpía

Temperatura vs entropía

Problema N°7: T = 585 °F s = 1.30 BTU/lbm R

Estado o región: Región de saturación o mezcla saturada (�� < �< ��) se utiliza la tabla A-4E para su comprobación

Propiedades Termodinámicas faltantes Se utiliza la tabla A-4E, con la ayuda de la ecuación de 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝 buscamos calidad y teniendo la calidad encontramos las propiedades faltantes.

Propiedad es X Y P v u h

Resultado 0.9120691985 = 91.20 % 8.80 % 1378.15 psia 𝑝𝑝𝑝 0.2599123595 3⁄ 𝑝𝑝𝑝 1052.532213 𝑝𝑝𝑝⁄ 𝑝𝑝𝑝 1124.544592 𝑝𝑝𝑝⁄ 𝑝𝑝𝑝

Gráficas del problema N°7 Presión vs Temperatura

Presión vs volumen

Presión vs energía interna

Presión vs entalpía

Presión vs entropía

Temperatura vs volumen

Temperatura vs energía interna

Temperatura vs entalpía

Temperatura vs entropía

Problema N°8: P = 25 psia Y = 25 %

Estado o región: Región saturación o mezcla saturada (humedad del 25%, Calidad del 75%) se utiliza la tabla A-5E.

Propiedades Termodinámicas faltantes Utilizando los datos de la tabla A-5E y las ecuaciones de calidad

Propiedad es X T v u h s

Resultado 75 % 240.03 𝑝𝑝𝑝 °F 12.2345 3⁄ 𝑝𝑝𝑝 865.9525 𝑝𝑝𝑝 ⁄𝑝𝑝𝑝 922.5425 𝑝𝑝𝑝 ⁄𝑝𝑝𝑝 1.37392 𝑝𝑝𝑝⁄ 𝑝𝑝𝑝 𝑝

Gráficas del problema N°8 Presión vs Temperatura

Presión vs volumen

Presión vs entalpía

Presión vs energía interna

Presión vs entropía

Temperatura vs volumen

Temperatura vs energía interna

Temperatura vs entalpía

Temperatura vs entropía

Problema N°9: P = 75 psia v = 6 pies3/lbm Estado o región: Vapor sobrecalentado (𝑝𝑝 < ) se utiliza la tabla A-5E el volumen sobrepasa el rango de la región de saturación

Propiedades Termodinámicas faltantes Como está en región de Vapor sobrecalentado se utiliza la tabla A-6E y se usan los datos de las tablas con presión 60 psia y 80 psia. Para determinar las propiedades faltantes

Propiedad es T u h s

Resultado 320 °F 1106.825 𝑝𝑝𝑝⁄ 𝑝𝑝 𝑝 1189.1 𝑝𝑝𝑝⁄ 𝑝𝑝𝑝 1.636225 𝑝𝑝𝑝 ⁄𝑝𝑝𝑝𝑝

Gráficas del problema N°9 Presión vs Temperatura

Presión vs volumen

Presión vs energía interna

Presión vs entalpía

Presión vs entropía

Temperatura vs volumen

Temperatura vs energía interna

Temperatura vs entalpía

Temperatura vs entropía

Problema N°10: P = 900 psia h = 500 Btu/lbm Estado o región: Líquido comprimido (ℎ < ℎ𝑝) se utiliza la tabla A-5E para su comprobación

Propiedades Termodinámicas faltantes Al estar en región líquido comprimido utilizamos la tabla A-7E para realizar las interpolaciones necesarias, utilizando los datos de las tablas de 2000 psia y 3000 psia.

Propiedad es T v u s

Resultado 510.002 °F = 510 °F 𝑝𝑝𝑝 0.02065729543 3⁄ 𝑝𝑝𝑝 𝑝𝑝𝑝 ⁄𝑝𝑝𝑝 496.4621538 0.7003003598 𝑝𝑝𝑝⁄ 𝑝𝑝𝑝𝑝

Gráficas del problema N°10 Presión vs Temperatura

Presión vs volumen

Presión vs energía interna

Presión vs entalpía

Presión vs entropía

Temperatura vs volumen

Temperatura vs energía interna

Temperatura vs entalpía

Temperatura vs entropía

Problema N°11: P = 1400 psia u = 1175 Btu/lbm

Estado o región: Vapor sobrecalentado (𝑝𝑝 < ) se utiliza la tabla A-5E para su comprobación

Propiedades Termodinámicas faltantes Como está en región de Vapor sobrecalentado se utiliza la tabla A-6E y se usan los datos de las tablas con presión 1250 psia y 1500 psia. Para determinar las propiedades faltantes

Propiedad es T v h s

Resulta do 678.6713287 °F = 678.67°F 𝑝𝑝𝑝 0.3932971189 3⁄ 𝑝𝑝𝑝 𝑝𝑝𝑝 ⁄𝑝𝑝𝑝 1275.868951 1.440055664 𝑝𝑝𝑝⁄𝑝𝑝𝑝𝑝

Gráficas del problema N°11 Presión vs Temperatura

Presión vs volumen

Presión vs energía interna

Presión vs entalpía

Presión vs entropía

Temperatura vs volumen

Temperatura vs energía interna

Temperatura vs entalpía

Temperatura vs entropía

Problema N°12: P = 1850 psia s = 0.40 Btu/lbm°R Estado o región: Líquido comprimido ( < 𝑝 𝑝) se utiliza la tabla A-5E para su comprobación

Propiedades Termodinámicas faltantes Al estar en región líquido comprimido utilizamos la tabla A-7E para realizar las interpolaciones necesarias, utilizando los datos de las tablas de 1500 psia y 2000 psia.

Propiedad es T v u h

Resulta do 276.0658 °F = 276.06 °F 𝑝𝑝𝑝 0.01713244915 3⁄ 𝑝𝑝𝑝 243.070484 𝑝𝑝𝑝⁄𝑝𝑝𝑝 248.9391011 𝑝𝑝𝑝⁄𝑝𝑝𝑝

Gráficas del problema N°12 Presión vs Temperatura

Presión vs volumen

Presión vs energía interna

Presión vs entalpía

Presión vs entropía

Temperatura vs volumen

Temperatura vs energía interna

Temperatura vs entalpía

Temperatura vs entropía...