Tarea 1 (Resolución de Ejercicios)

INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA

Período Académico: abril-agosto 2016

Tarea 1

Asignatura: Termodinámica

Tema: Tarea de cálculo

Tipo de Trabajo: Autónomo

Nivel: Quinto “B”

Grupo: N° 2

Integrantes:

BRITO ORELLANA JONATHAN PABLO

ENDARA ANDAGUA WILLIAM FABIÁN

GUAMANGALLO AGAMA SANTIAGO RAFAEL,

GUTIERREZ SHIGUI ALEX DAVID

PESANTEZ ALVAREZ CARLOS MAURICIO

PRADO SANDOVAL JORGE LUIS

Fecha de entrega: 5 de mayo de 2016

1. Un cilindro cerrado y rígido cuyas dimensiones interiores son: diámetro 140

cm y altura de 180 cm, contiene 9.56 kgm de una mezcla de líquido y vapor

de agua a la presión de 28.18 kgf/cm2, determine la calidad del vapor, y los

volúmenes de líquido y vapor.

Datos:

D=140 cm

h= 180 cm

m= 9.56 Kg-m

P= 28.18 Kg-f/cm2

Incógnitas:

x=?

Vf=?

Vg=?

Transformación de Unidades

mcm

mcmD 4.1

100

1140

mcm

mcmh 8.1

100

1180

kPa

cm

fKg

kPa

cm

fKgP 51.2763

1

0665.9818.28

2

2

Obtención de valores de volumen específico de agua y vapor de la tabla

de presiones en unidades del sistema internacional por Interpolación

Lineal:

Vf = 0,00120754 m3/kg

Vg = 0,072950539 m3/kg

Cálculos

hD

V4

* 2

)8.1(4

)4.1(* 2

mm

V

377.2 mV

m

VV

kg

m

56.9

77.2 3

V

Kg

m3

2897.0V

VfVgVfV

x

Kg

m,,

Kg

m,

x3

3

)0012075400729505390(

)0012075402897.0(

Presión (Psat) kPa Volúmen específico del Líquido (Vf)

Valor Superior de tabla: 2500 0,001197

Dato: 2763,51

Valor inferior de tabla: 3000 0,001217

500 2E-05

263,51 x

x= 1,05404E-05

Vf= 0,00120754

Cuando los Valores Aumentan (Vf) m3/kg

Presión (Psat) kPa Volúmen específico del Vapor (Vg)


Dato: 2763,51


500 0,013285

263,51 x

x= 0,007001461

Vg= 0,072950539

Cuando los Valores Disminuyen (Vg) m3/kg

02.4x

Nota: El problema no tiene solución puesto que la calidad del vapor es mayor

que uno, el problema tiene errores de planteamiento.

2. Determine el volumen específico de una mezcla de líquido y vapor de agua

en equilibrio a una presión de 735 psi, con una calidad de 42.75%

Datos:

P= 735 psi

x= 0.4275

Incógnitas:

V =?


de presiones en unidades inglesas por Interpolación Lineal:

Vf = 0,020636 pie3/lb-m

Vg = 0,6255485 pie3/lb-m

Presión (Psat) Psi Volúmen específico del Líquido (Vf)


Dato: 735


100 0,00036

35 x

x= 0,000126

Vf= 0,020636

Cuando los Valores Aumentan (Vf) pie3/lb-m

Presión (Psat) Psi Volúmen específico del Vapor (Vg)


Dato: 735


100 0,08669

35 x

x= 0,0303415

Vg= 0,6255485

Cuando los Valores Disminuyen (Vg) pie3/lb-m

Cálculos

VfVgVfg

VfgVfV x

)( fx VVgVfV

)020636062554850(*4275.00206360 ,,, V

lbm

pie3

279236.0V

3. Un tanque circular cerrado y rígido cuyas dimensiones interiores son:

diámetro 65.78 cm y altura 93.34 cm contiene en su interior 5 lbm de una

mezcla de líquido y vapor en equilibrio a la temperatura de 115.59 °C, se

desea conocer:

a) Los volúmenes de líquido y vapor

b) Las masas de líquido y vapor

c) La presión de saturación

Resuelva el problema en unidades del sistema inglés

Datos:

D= 65.78 cm

h= 93.34 cm

m= 5 lb-m

T= 115.59 °C

Incógnitas:

Vf=?

Vg=?

mf=?

mg=?

Psat=?


piecm

piecmD 158.2

48.30

178.65

piecm

piecmh 062.3

48.30

134.93

32)(*8.1)( °CT°FT

°F°FT 062.2403259.115*8.1)(


de temperaturas en unidades inglesas por Interpolación Lineal:

Vf = 0,016920496 pie3/lbm

Vg = 16,3005 pie3/lbm

Cálculos:

hD

V4

* 2

)062.3(4

)158.2(* 2

piepie

V

Temperatura (Tsat) °F Volúmen específico del Líquido (Vf)


Dato: 240,062


10 8E-05

0,062 x

x= 4,96E-07

Vf= 0,016920496


Temperatura (Tsat) °F Volúmen específico del Vapor (Vg)


Dato: 240,062


10 2,5

0,062 x

x= 0,0155

Vg= 16,3005


32.11 pieV

lbmmgmf 5

mglbmmf 5

32.11 pieVgVf

32.11 piemgmf *Vg*Vf

2.11*300516)5(0169204960 mg,mg, *

2.113005.16016920496008460248.0 mgmg,

11539752.112835795.16 mg

lbmmg 6826.0

lbmlbmmf 6826.05

lbmmf 3174.4

mfVf *Vf

lbmlbm

pie,Vf 3174.4*0169204960

3

307305.0 pieVf

mgVg *Vg

lbmlbm

pieVg 6826.0*3005.16

3

31267.11 pieVg

Temperatura (°F) Presión (Psat)


Dato: 240,062


10 4,859

0,062 x

x= 0,0301258

Psat= 25,0151258

Interpolación de la presión de saturación (Psi)

PsiPsat 015.25

4. En un recipiente cilíndrico cerrado y rígido cuya altura es 156.72 cm, existe

una mezcla de líquido y vapor de agua en equilibrio a la presión 18.62 Bar,

si la calidad del vapor es de 34,37% y el volumen que ocupa el líquido es de

0.325 pie3, determine el diámetro del tanque.

Datos:

h= 156.72 cm

x= 0.3437

P=18.62 Bar

Vf= 0.325pie3

Incógnitas:

D =?


piecm

piecmh 1417.5

48.30

172.156

PsikPa,

Psi

Bar

kPaBarP 06.270

894766

1

1

10062.18


de presiones en unidades inglesas por Interpolación Lineal

Vf = 0,0187503 pie3/lbm

Vg = 1,7234394 pie3/lbm

Cálculos:

lbm

lbm

pie

pieVfmf 33.17

0187503.0

325.03

3

Vf

)( fx VVgVfV

)0187503.072343941(3437.00187503.0 .V

lbm

pie3

60465.0V

lbmlbm

x

mfmg 075.9

13437.0

1

33.17

11

mgmfm

lbmm 4.26075.933.17

mV *V

33

963.154.26*60465.0 pielbmlbm

pieV

h

VD

*

*4

pie

pieD

1417.5*

963.15*4 3



Dato: 270,06


50 0,00025

20,06 x

x= 0,0001003

Vf= 0,0187503




Dato: 270,06


50 0,3005

20,06 x

x= 0,1205606

Vg= 1,7234394


cmpieD 6.60988.1

5. En un recipiente cilíndrico cerrado y rígido cuya altura es desconocida y su

diámetro es de 92.5 cm, existe una mezcla de líquido y vapor de agua en

equilibrio a la presión 21.14 kg/cm2, si la calidad del vapor es de 28.95% y el

volumen que ocupa el líquido es de 0.645 pie3, determine la altura del

tanque.

Datos:

D= 92.5 cm

x= 0.2895

P=21.14Kg/cm2

Vf= 0.645pie3

Incógnitas:

h =?


piecm

piecmD 035.3

48.30

15.92

PsikPa

Psi

cm

Kg

kPa

cm

KgP 68.300

89476.6

1

1

0665.9814.21

2

2



Vf = 0,018902992 pie3/lbm

Vg = 1,54054608 pie3/lbm

Cálculos:

lbm

lbm

pie,

pieVfmf 12.34

0189029920

645.03

3

Vf

)( fx VVgVfV

)018902992.054054608.1(2895.0018902992.0 V

lbm

pie3

4594.0V

lbmlbm

x

mfmg 90.13

12895.0

1

12.34

11

mgmfm

lbmm 02.489.1312.34

mV *V

33

062.2202.48*4594.0 pielbmlbm

pieV

2*

*4

D

Vh

2

3

)035.3(*

062.22*4

pie

pieh

cmpieh 95.9205.3



Dato: 300,68


50 0,00022

0,68 x

x= 2,992E-06

Vf= 0,018902992




Dato: 300,68


50 0,2172

0,68 x

x= 0,00295392

Vg= 1,54054608


6. Un tanque cerrado y rígido contiene 5 lbm de agua en forma de líquido y

vapor en equilibrio a la presión de 14.97 atm. Si el volumen del vapor es 3.51

veces el volumen del líquido, determine la calidad del vapor dentro del

tanque.

Datos:

m= 5 lbm

P= 14.97atm

Vg= 3.51Vf

Incógnitas:

x =?


Psiatm

PsiatmP 059.220

1

7.1497.14



Vf = 0,018494307 pie3/lbm

Vg = 2,109995844 pie3/lbm



Dato: 220,059


50 0,00026

20,059 x

x= 0,000104307

Vf= 0,018494307


Cálculos:

mfVf *Vf (1)

mgVg *Vg (2)

VfVg *51.3 (3)

Igualando 2 y 3

mgVf **51.3 Vg

Despejando Vf

51.3

*mgVf

Vg (4)

Igualando 1 y 4

mfmg

*51.3

*Vf

Vg (5)

mgmfm

Despejando mf

mgmmf (6)

Reemplazando 6 en 5

)(*51.3

*mgm

mgVf

Vg

Despejando mg



Dato: 220,059


50 0,4442

20,059 x

x= 0,178204156

Vg= 2,109995844


VgVfVf

*51.3

**51.3 mmg

lbm

pie,

lbm

pie,

lbmlbm

pie,

mg33

3

1099958442)0184943070(*51.3

5*)0184943070(*51.3

lbmmg 15.0

m

mgx

lbm

lbmx

5

15.0

%98.202984.0 x

7. Un tanque con capacidad de 200 lts, contiene líquido y vapor de agua

saturado a 150 psi, si el 34.65% de la masa es vapor, determine la masa

total del sistema.

Datos:

V=200 lts

P=150 Psi

mg= 0.3465*m

Incógnitas

m= ?


33

063.7316828

1200 pie

lts,

pieltsV


de presiones en unidades inglesas directamente:

Vf = 0,01809 pie3/lbm

Vg = 3.0150 pie3/lbm

Cálculos

mgmfm

mmg *3465.0

mmfm *3465.0

mmf *6535.0

VgVfV

mgmfV ** VgVf

mmV 3465.0*6535.0* VgVf

3465.0*6535.0* VgVf

Vm

lbm

pies..

piem

3

3

)3465.0*015036535.0*018090(

063.7

lbmm 685.6

8. Para un sistema termodinámico de vapor saturado, se conoce que el

volumen de líquido es 5/24 del volumen de vapor, si la temperatura del

sistema es de 280°F, determine la calidad del vapor.

Datos:

Vf= (5/24) * Vg

T= 280 °F

Incógnitas

x=?


de temperaturas en unidades inglesas, directamente:

Vf = 0,01726 pie3/lbm

Vg = 8.6439 pie3/lbm

Cálculos

VgVg

mg

VfVf

mf

mgmfm

m

mgx

mgmf

Vg

x

Vg

VgVf

VgVgVf

Vg

x

)**(

)(

VfVgVgVg*VfVgVf

Vgx

)**24

5(

)(

VfVgVg

Vg*Vf

VgVg

Vgx

)*24

5( VfVg

Vf

x

lbm

pie)..*(

lbm

pie.

x3

3

0172606439824

5

017260

%95.00095.0 x

9. Un tanque contiene exactamente 2.8 lbm de agua consistentes en líquido y

vapor en equilibrio a 165 psi. Si el líquido y el vapor ocupan cada uno la

mitad del volumen del tanque, ¿cuál en la calidad del vapor dentro del

tanque?

Datos:

m= 2.8lbm

P= 165Psi

Vf=0.5*V

Vg=0.5*V

Vf=Vg

Incógnitas

x=?


de presiones en unidades inglesas por interpolación lineal:

Vf = 0,01818 pie3/lbm

Vg = 2,7548 pie3/lbm



Dato: 165


10 6E-05

5 x

x= 3E-05

Vf= 0,01818


Cálculos

VgVg

mg

VfVf

mf

mgmfm

m

mgx

mgmf

Vg

x

Vg

VgVf

VgVgVf

Vg

x

)**(

)(

VfVgVgVg*VfVgVf

Vgx

)**(

)(

VfVgVgVg*VfVgVg

Vgx

)( VfVgVf

x

lbm

pie)(

lbm

pie

x3

3

01818.07548.2

01818.0

%65.00065.0 x



Dato: 165


10 0,1598

5 x

x= 0,0799

Vg= 2,7548


10. En un tanque cerrado y rígido existe 8.5 lbm de agua en forma de líquido y

vapor en equilibrio a la presión de 163 psi, si el vapor constituye el 15% de

la masa y la altura del tanque es de 1.76 m, determine el diámetro del tanque

Datos:

h= 1.76 m

P=163 Psi

m=8.5 lbm

mg=0.15*8.5=1.275lbm

Incógnitas:

D =?


piecm

pie

m

cmmh 774.5

48.30

1

1

10076.1


de presiones en unidades inglesas por Interpolación Lineal

Vf = 0,018168 pie3/lbm

Vg = 2,78676 pie3/lbm



Dato: 163


10 6E-05

3 x

x= 1,8E-05

Vf= 0,018168


Cálculos:

mgmmf

lbmmf )275.15.8(

lbmmf 225.7

VgVfV

mgmfV ** VgVf

lbmlbm

pielbm

lbm

pieV 275.1*78676.2225.7*018168.0

33

3684.3 pieV

h

VD

*

*4

pie

pieD

744.5*

684.3*4 3

cmpieD 55.279.0



Dato: 163


10 0,1598

3 x

x= 0,04794

Vg= 2,78676


Tarea 1 (Resolución de Ejercicios)

Documents

Transcript of Tarea 1 (Resolución de Ejercicios)