Ejercicios ELABORÓ MSC. EFRÉN GIRARALDO TORO

NOTA: ESTUDIAR ESTOS Y LOS DE LAS DIAPOSITIVAS

e• EJERCICIO 1.

• Si un recipiente contiene agua a T= 200°C y su energía interna específica es

𝑢 = 850,46𝑘𝐽

𝑘𝑔. Determinar en qué región de la curva se encuentra el agua.

Hallar las propiedades para la región encontrada.

• Primero se averiguan en la tabla A-4 las propiedades del agua a latemperatura de saturación dada de 200 °C y luego se compara el valor dadode 𝑢 = 850,46 con los de saturación 𝑢𝑓 y 𝑢𝑔. Esto permite hallar la regióndel agua.

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• 𝑃𝑠𝑎𝑡= 1554,9 kPa

• 𝑣𝑓=0.001157 𝑣𝑔=0.12721 𝑢𝑓=850.46 𝑢𝑓=2594.2 ℎ𝑓=852.26 ℎ𝑔= 2792.0

Si comparamos el valor dado de 𝑢 = 850,46𝑘𝐽

𝑘𝑔con el de las tablas se observa

que es igual a 𝑢𝑓= = 850,46𝑘𝐽

𝑘𝑔. Por tanto corresponde al punto f de la curva

T𝑣 de líquido saturado 100 %. No hay propiedades promedio porque no es regiónde mezcla. La calidad en f es 0.

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• EJERCICIO 2.

• Si se tiene agua a una T=300 °F y 𝑣 = 4,3454𝑓𝑡3

𝑙𝑏𝑚

• Determinar en qué región se encuentra el agua. Si es saturada calcular la calidady la entalpía de la mezcla o entalpía promedio.

• En las tablas A-4E para unidades inglesas se encuentra:

• P=67,028 psi.

• 𝑣𝑓= 0.01745 𝑣𝑔= 6.4663 𝑢𝑓= 269.51 𝑢𝑓𝑔= 830.25 𝑢𝑔= 1099.8ℎ𝑓=269,73 ℎ𝑓𝑔=910.24 ℎ𝑔=1180.0

• Comparando 𝑣 con los valores de 𝑣𝑓 y 𝑣𝑔 se nota que está entre estos valores,

por tanto, está en la zona de mezcla. 𝑣 = 4,3454𝑓𝑡3

𝑙𝑏𝑚es una propiedad

promedio.

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• La calidad se puede calcular mediante la fórmula siguiente:

• 𝑋 =𝑣𝑝𝑟𝑜𝑚−𝑣𝑓

𝑣𝑓𝑔=4,3454 −0,01745

6,4663−0,01745= 0,6711 67,11 %

• ℎ𝑝𝑟𝑜𝑚 = ℎ𝑓 + 𝑋 ∗ ℎ𝑓𝑔= 269,73 + 0,6711 ∗ 910.24= 880,592𝐵𝑡𝑢

𝑙𝑏𝑚

• La presión de 67,028 psi es presión de saturación.

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• EJERCICIO 3.

• El estado termodinámico del agua corresponde a T= 350 °C y h =2563,9𝑘𝐽

𝑘𝑔. Determinar en qué región de la curva se encuentra el agua y las

propiedades correspondientes.

Se da la temperatura de 350 °C y la entalpía igual a 2563,9. Con la T se hallan laspropiedades de saturación.

• En la tabla A-4 se hallan las propiedades del agua a la temperatura desaturación dada de 200 °C y luego se compara el valor dado de 𝑢 = 850,46con los de saturación 𝑢𝑓 y 𝑢𝑔. Esto permite hallar la región del agua.

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• P=16,529 kPa

• 𝑣𝑓=0.001741 𝑣𝑔=0.008806 𝑢𝑓=1642.4 𝑢𝑔= 2418.3

• ℎ𝑓=1671.2 ℎ𝑔= 2563.9

• Comparando el valor de la entalpía h =2563,9 con los anteriores senota que es igual a ℎ𝑔, por tanto está en el punto g de vaporsaturado 100 %. La calidad es 100 %. No hay propiedades promedio.

Las propiedades del vapor saturado son:

𝑇𝑠𝑎𝑡 = 350 °C 𝑃𝑠𝑎𝑡=16,529 kPa

𝑣𝑔=0.008806 𝑚3

𝑘𝑔𝑢𝑔= 2418.3

𝑘𝐽

𝑘𝑔ℎ𝑔= 2563.9

𝑘𝐽

𝑘𝑔

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• EJERCICIO 4

• Se tiene agua a una P= 300 psi y X= 0,6. Hallar los valores de la T, 𝑣, 𝑢, ℎ delestado en que se encuentre.

• A diferencia de los casos anteriores se sabe que el agua está en la región demezcla pues se conoce la calidad. Las propiedades de la tabla serán lassaturadas.

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En la tabla A5-E para unidades inglesas se tiene para 300 psi:

𝑇𝑠𝑎𝑡= 417,35 °F, 𝑣𝑓 = 0,01890 𝑣𝑔=1,5435, 𝑢𝑓 = 392.89 𝑢𝑓𝑔 =724,77,

𝑢𝑔 = 1117,7 ℎ𝑓 = 393,94 ℎ𝑓𝑔= 809,41 ℎ𝑔= 1203,3

Con estos valores y la calidad X se hallan las propiedades promedio de la mezcla.

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• 𝑣𝑝𝑟𝑜𝑚 = 𝑣𝑓 + 𝑋 ∗ 𝑣𝑓𝑔=0,01890 + 0.6 ∗ 1,5246 = 0,9336𝑓𝑡3

𝑙𝑏𝑚

• 𝑢𝑝𝑟𝑜𝑚 = 𝑢𝑓 + 𝑋 ∗ 𝑢𝑓𝑔 = 392.89 + 0,6*724.77=827,75 𝐵𝑡𝑢

𝑙𝑏𝑚

• ℎ𝑝𝑟𝑜𝑚 = ℎ𝑓 + 𝑋 ∗ ℎ𝑓𝑔= 393,94 + 0,6* 809,41= 879,59 𝐵𝑡𝑢

𝑙𝑏𝑚

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• Ejercicio 5• Un refrigerante 134a está a una P= 240 kPa y un 𝑣 = 0,073456• Determinar la región del agua• Hallar T, X, u ,h si es del caso.

Se da la presión de 240 kPa y un 𝑣 = 0,073456. Con la presión se hallan laspropiedades de saturación.• En la tabla A-12 se hallan las propiedades del agua a la presión de

saturación de 240 kPa. Luego se compara el valor dado de 𝑣 =0,073456con los de saturación 𝑣𝑓 y 𝑣𝑔. Esto permite hallar la región del aguacorrespondiente.

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• 𝑇𝑠𝑎𝑡= - 5,8 °C

• 𝑣𝑓=0.0007620 𝑣𝑔=0.083897 𝑢𝑓=44,98 𝑢𝑓𝑔= 182,97 𝑢𝑔= 247,28

• Comparando el valor de 𝑣 = 0,073456 con los anteriores se nota que esmenor que 𝑣𝑔 y mayor que 𝑣𝑓 , por tanto está en la región de mezcla. 𝑣 =0,073456 es un valor promedio.

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• La calidad se puede calcular mediante la fórmula siguiente:

• 𝑋 =𝑣𝑝𝑟𝑜𝑚−𝑣𝑓

𝑣𝑓𝑔=0,073456−0,0007620

6,4663−0,01745= 0,01127 1,12 %

• 𝑢𝑝𝑟𝑜𝑚 = 𝑢𝑓 + 𝑋 ∗ 𝑢𝑓𝑔= 44,98 + 0,01127 ∗ 182,97= 47,042𝑘𝐽

𝑘𝑔

• La T= -5,5 °C es la de saturación.

• De la misma manera se calcula ℎ𝑝𝑟𝑜𝑚

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