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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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