Problemas DE Termodinamica Grupo 4 PDF

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PROBLEMAS DE TERMODINAMICA3-139 Complete los espacios en blanco en la tabla siguiente, de propiedades del agua. En laúltima columna indique el estado del agua: líquido comprimido, vapor húmedo, vaporsobrecalentado o información insuficiente; si es posible, indique la calidad.P, Kpa T,°C v, m^3/kg u,...

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PROBLEMAS DE TERMODINAMICA 3-139 Complete los espacios en blanco en la tabla siguiente, de propiedades del agua. En la última columna indique el estado del agua: líquido comprimido, vapor húmedo, vapor sobrecalentado o información insuficiente; si es posible, indique la calidad.

P, Kpa 200 270.3 200 300 500

T,°C

v, m^3/kg 30 0.001004 130 400 1.5493 133.52 0.5 473.1 0.6858

u,KJ/Kg descripción 125.71 liquido comprimido poca información 2967.2 vapor sobrecalentado 2196.4 mescla saturada x=0.825 3084 vapor sobrecalentado

3.127Un tanque rígido contiene hidrogeno a 20°C y 600kPa; se conecta con una válvula a otro tanque rígido de 0.5

m 3 que contiene hidrogeno a 30°C y 150kPa. Se abre la llave y

se deja que el sistema llegue al equilibrio térmico con sus alrededores, que están a 15°C. Determine la presión final en el tanque. v =v A + v B

v =0.5+0.5 3

v =1.0 m

( )

m A=

3 P1 V (600 kPa)(0.5 m ) =0.248 kg = RT1 4.124 kPa . m3 )(293 K) ( kg . K

( )

mB =

P1 V (150 kPa)(0.5 m 3) = =0.060 kg RT1 4.124 kPa. m3 )(303 K ) ( kg . K

m =m A + m B m=0.248+ 0.060

m=0.308 kg

P=

mRT 2 = V

(0.308 kg)(

4.124 kPa .m3 )(288 K ) kg . K 1.0 m 3

P=365.8 kPa

5-116 A un tubo horizontal largo de diámetro D 1 = 12cm en la entrada, entra vapor de agua a 1 Mpa y 300°C con 2 m/s de velocidad. Mas a delante las condiciones son 800Kpa y 250°C y el diámetro es D2= 10cm. Determine a) el flujo de masa de vapor, b) la tasa de flujo de calor. R= a)0.0877kg/s, b) 8.87KJ/s P1=1 Mpa T 1 =300℃

m= ´

3

v 1=0.25799m /kg h1=3051.6 kJ /kg

1 1 A1 V 1 = π (0.06 m )2 (2m/ s)=0.0877 kg /s 3 v1 0.25799 m /kg

´ out =∆ E ´ sistema=0 E´ ¿ − E ´ out E´ ¿ = E mh ´ 1=Q´ out + m ´ h2 ´ ≅ ∆ ke ≅ ∆ pe ≅0 W ´ =m ´ ( h1−h2) Q out ´ loss=(0.0877 kg /s)(3051.6 −2950.4 )kJ /kg=8.87 kJ / s Q

5.90 Un calentado adiabático de tipo abierto, para agua de alimentación de una termoeléctrica, mezcla 0.2 kg/s de vapor de agua a 100 kpa y 160°C, con 10 kg/s de agua

de alimentación a 100 kPa y 50°C, Para producir agua de alimentación a 100 kPa y 60°C a la salida del calentador. Determine el flujo de masa y la velocidad del agua a la salida, cuando el tubo de salid del calentador tiene 0.03m de diámetro.

´ m´1+ m2 ´ m3= m3=0.2

kg + 10 kg / s s

10.2 kg / s P1=100 kPa T =60 °C V =0.001017

m3 kg

´ V 3= m 3+V 3 A3 V 3=

´ 3 m 3+V 1 πD 2 4

0.01017 m 3 /Ka ¿ 10.2 Kg 4( )¿ s V 3=¿

V3= 14.68 m/s

5-87 Un intercambiador de calor de tubos concéntricos con pared delgada, de contraflujo, se usa para enfriar aceite (cp. = 2.20 kJ/kg · °C) de 150 a 40°C, a una razón de 2 kg/s, usando agua (cp. =4.18 kJ/kg · °C), que entra a 22°C, a una razón de 1.5 kg/s. Determine la tasa de transferencia de calor en el intercambiador y la temperatura de salida del agua.

Datos: Aceite cp. = 2.20 kJ/kg · °C T=150 a 40°C m= 2 kg/s Agua cp. =4.18 kJ/kg · °C T= 22°C m= 1.5 kg/

1) Transferencia de calor (calor cedido por el aceite) Q=m Cp ∆T ∆T= Tf -Ti

Q=2

kg ( seg )∗( 2.2 kgkj° c )∗( 40− 150) ° C

Q=−484

kj seg

Q=−484 kw

Es negativo ya que es calor rechazado

2) Temperatura de salida del agua

Q1 = Q2

m1Cp∆T1 = m2Cp∆T2

(2) *(2.2) *(150-40) = (1.5) *(4.18) *(Tf - 22)

Tfinal (agua) = 99.19ºC

Esta sería la temperatura con que saldría el agua del intercambiador...