INGENIERÍA TÉRMICA

PR

PROBLEMAS PARA REALIZAR EN CLASE 1.1. Problema (Introducción al EES) - Resolver el siguiente sistema de ecuaciones a + b^2 = 8 a/B = 2 - Realizar una tabla paramétrica en la cual se dan los valores Sobre el programa bloquear la 2ª ecuación y mediante una tabla paramétrica dar valores a la variable “b” según la Figura 1: {a/B = 2} Tables � New parametric tables �

Fig. 1 - Graficar la variable “a” respecto de la variable “b”: Plots � New Plot window � elegir los valores según la Fig. 2

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PRÁCTICA DE ORDENADOR 1

PROBLEMAS PARA REALIZAR EN CLASE

ntroducción al EES)

Resolver el siguiente sistema de ecuaciones no lineal

Realizar una tabla paramétrica en la cual se dan los valores según la Fig. 1.

2ª ecuación y mediante una tabla paramétrica dar valores a la variable “b” según

elegir las variables de la Fig. 1.

: rellenar automáticamente la tabla paramétrica

la variable “a” respecto de la variable “b”:

egir los valores según la Fig. 2.

Fig. 2: realizar una gráfica

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2ª ecuación y mediante una tabla paramétrica dar valores a la variable “b” según

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- Repetir la tabla paramétrica anterior con 21 valores de “b” que empiece en -50 y vaya con un

incremento de 5. Graficar resultados.

Fig. 3: gráfica con valores de b del -50 al 50

- Cambiar las unidades según la Fig. 4 (borrar el sistema de ecuaciones anterior). Options � Preferences � Unit System

Fig. 4: elección del sistema de unidades

- Calcular el cp del agua en [kJ/kg ºC] a 20ºC y 2 [bar] de presión Según Fig. 5. Options � Function Info � Fluid properties � Elegir fluido y propiedad � Paste

Fig. 5: Cálculo de propiedades de fluidos

T_1 = 20 [ºC] P[1] = 2 [bar] cp[1]=Cp(Water;T=T_1;P=P[1]) {kJ/ kg ºC}

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1.2. Problema – Enunciado "PROBLEMA 1.2" "ENUNCIADO" "Un depósito rígido de 1 m^3 está dividido en dos compartimentos iguales conectados mediante una válvula. Uno de los compartimentos contiene aire a 20ºC y 600 kPa. El otro contiene aire a 30ºC y 150 kPa. Se abre la válvula y se deja que el sistema alcance el equilibrio térmico con el entorno, que se encuentra a 17ºC. a) Determinar la presión final en el depósito b) Repetir para valores de la temperatura ambiente entre 260 K y 300 K. c) Representar la presión final frente a la temperatura ambiente" {NOMENCLATURA PARTICULAR R_ai: constante gases ideales por unidad de masa de aire T0: temperatura ambiente, en K VTOT_1a: volumen total de 1a V_1a: volumen específico de 1a P_1a: presión de 1a T_1a: temperatura de 1a, en K Similar designación para los estados 1b y 2} "DETERMINACION PROPIEDADES: Modelo Gas Ideal" "Constante gases ideales para aire" "CONSTANTES FISICAS Y PARAMETROS" "Temperatura ambiente" "CONDICIONES INICIALES" "Estado 1a" "Estado 1b" "CONDICIONES FINALES" "Estado 2" "SOLUCION" "Determinación masas en cada depósito" "Caracterización estado 2"

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1.2. Problema – Planteamiento

Deposito A - Estado 1A

kPaP

KT

mVTOT

m

A

A

A

A

600

293

5.0

1

1

31

1

==

=

Deposito B - Estado 1B

kPaP

KT

mVTOT

m

B

B

B

B

150

303

5.0

1

1

31

1

==

=

Deposito Conjunto – Estado 2

????????

290

2

2

112

112

==

+=+=

P

KT

VTOTVTOTVTOT

mmm

BA

BA

T0 = TENTORNO = 290 K Conjunto rígido

Aai

AAA TR

VPm

1

11=Bai

BBB TR

VPm

1

11=

22

2

aim R TP

V=

AIRE

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1.3. Problema – Enunciado "PROBLEMA 1.3" "ENUNCIADO" "Un dispositivo cilindro-émbolo contiene una masa de vapor de agua de título 5% a la presión de 8 bar. Se calienta a presión constante hasta la temperatura de 350ºC. Se pide: a) Propiedades iniciales y finales (T, P, v) b) Representar el proceso en un diagrama P-v" {NOMENCLATURA PARTICULAR x1: título de vapor estado 1 T[i]: temperatura estado -i- P[i]: presión estado -i- v[i]: volumen específico estado -i- i: 1,2} "DETERMINACION PROPIEDADES. Base datos EES: Water" "CONDICIONES ESTADO 1" "CONDICIONES ESTADO 2" "TRANSFORMACION 1-2 P constante"

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1.3. Problema – Planteamiento

Q+

cteP =

AGUA

VAPOR

HUMEDO

VAPOR

SOBR.

barP

x

8]1[

%51

==

CT º350]2[ =

Buscar con EES las props.

cos

)(

especifiV

PTsat

Buscar con EES las props.

cosespecifiV

P

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PROBLEMAS PARA REALIZAR POR EL ALUMNADO

1.4. Problema En un recipiente rígido de 0,5 m3 se tiene hidrógeno a 20ºC y 600 kPa. Mediante una válvula se conecta a otro recipiente rígido con el mismo volumen que contiene hidrógeno a 30ºC y 150 kPa. Se abre la válvula hasta conseguir equilibrio térmico con el ambiente que está a 15ºC. a) Calcular la presión final del recipiente. b) Evaluar gráficamente el efecto que tiene la temperatura del ambiente sobre la presión de los recipientes cuando varía entre -10ºC y 30ºC. 1.5. Problema En un recipiente se tiene 2 kg de aire a 5 bar y 200ºC. Se expansiona isotérmicamente hasta llegar a 1 bar. Después se comprime mediante un proceso adiabático reversible hasta obtener la presión inicial. Por último se enfría con un proceso isóbaro hasta llegar a la situación inicial. Calcular la presión y temperatura de cada proceso y graficarlo en un diagrama P-v. 1.6. Problema Se tiene un recipiente de tipo cilindro émbolo en equilibrio a 8 bar con 0,1 m3 de agua líquida y 0,9 m3 de vapor de agua. Se le aporta calor hasta alcanzar los 350ºC. Calcular: a) Temperatura inicial del agua b) Masa de agua total c) Volumen tras el calentamiento d) Graficar el proceso en un diagrama P-v e) Analizar la variación del volumen cuando la presión cambia de 1 bar a 10 bar. Representarlo gráficamente.