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• Sebastián Aleaga

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4.25) Una turbina recibe vapor de agua a 30 bar en un título igual a 1,0 y lo descarga a 0.075 bar. Si el proceso es adiabático reversible, calcule el trabajo que desarrolla la unidad. 𝑫𝒂𝒕𝒐𝒔: 𝑃1 = 30 𝑏𝑎𝑟. 𝑃2 = 0.075 𝑏𝑎𝑟. 𝑫𝒆𝒔𝒂𝒓𝒓𝒐𝒍𝒍𝒐 𝑃1 = 30 𝑏𝑎𝑟. 𝑇 = 233.90 °𝐶 ℎ𝑓 = 1008.42 ℎ𝑓𝑔 = 1795.7 ℎ𝑔 = 2804.2 ℎ1 = ℎ𝑓 + 𝑥2 (ℎ𝑔 − ℎ𝑓 ) ℎ1 = 180578.42 𝑃2 = 0.075 𝑏𝑎𝑟. ℎ𝑓 = 168.79 ℎ𝑓𝑔 = 2406 ℎ𝑔 = 2574.8 ℎ2 = ℎ𝑓 + 𝑥2 (ℎ𝑔 − ℎ𝑓 ) ℎ2 = 2406 ̇ 𝐸𝑖𝑛̇ = 𝐸𝑜𝑢𝑡 1 1 𝑚̇ℎ1 + 𝑚𝑉12 = 𝑊̇𝑜𝑢𝑡 + 𝑚̇ℎ2 + 𝑚𝑉22 2 2 𝑊̇𝑜𝑢𝑡 = 𝑚̇(ℎ1 − ℎ2 ) 𝑊̇𝑜𝑢𝑡 = 𝑚̇(180578.42 − 2406) 𝑊̇𝑜𝑢𝑡 = 178172.42 4.26) Tres kilogramos de vapor de agua saturado seco se expande a una presión constante de 3 bar hasta la temperatura final de 400 °C. Suponiendo que el proceso es sin fricción evalué. a) El calor requerido. b) El trabajo requerido.

c) El cambio de energía interna 𝑫𝒂𝒕𝒐𝒔: 𝑚 = 3𝑘𝑔 → 3000𝑔 𝑇2 = 400 °𝐶 𝐶𝑒 = 0.46

𝐶𝑎𝑙 𝑔 ∗ °𝐶

𝑫𝒆𝒔𝒂𝒓𝒓𝒐𝒍𝒍𝒐. a) 𝑄 = 𝑚 ∗ 𝐶𝑒 (𝑇2 − 𝑇1 ) 𝑄 = 3000𝑔 ∗ 0.46

𝐶𝑎𝑙 ∗ (400 − 0) 𝑔 ∗ °𝐶

𝑄 = 552000 𝐶𝑎𝑙 b) 𝑃 = 𝐶 → 𝐼𝑠𝑜𝑏𝑎𝑟𝑖𝑐𝑜 𝑤 = ∫ 𝑃𝑑𝑣 𝑤 = ∫ 𝑃(𝑣2 − 𝑣1 ) 𝑤 = 𝑄 − ∆𝑈 𝑢𝑓 = 1004.78 𝑢𝑔 = 2604.1 𝑤 = 552000 − (𝑢𝑔 − 𝑢𝑓 ) 𝑤 = 552000 − 1059.32 𝑤 = 550940.68 c) 1 ∆𝑈 = 𝑄 − 𝑤 ∆𝑈 = 552000 − 550940 ∆𝑈 = 1059.32

4.27) Un condensador recibe 100 kg/s de vapor de agua con 8% de humedad a 0.007 bar de presión. El vapor de agua sale a 0.0075 bar y 35 °C. El agua de enfriamiento a 1 bar y 25 °C y se descarga a 30 °C. Determinar el calor transferido del vapor al agua de enfriamiento. 𝑫𝒂𝒕𝒐𝒔: 𝑃1 = 0.075 𝑇1 = 35 °𝐶 𝑃2 = 1 𝑏𝑎𝑟 𝑇2 = 25 °𝐶 𝑫𝒆𝒔𝒂𝒓𝒓𝒐𝒍𝒍𝒐 𝑄 = 𝑚 ∗ 𝐶𝑣 (𝑇2 − 𝑇1 ) = ∆𝑈 𝑄 = 100

𝑘𝑔 (25 − 35) = ∆𝑈 𝑠

𝑄 = −1000 = ∆𝑈 4.28) Calcule la entapía del agua a 1 bar y 25 °C. 𝑫𝒂𝒕𝒐𝒔: 𝑃 = 1 𝑏𝑎𝑟. 𝑇 = 25 °𝐶 𝑫𝒆𝒔𝒂𝒓𝒓𝒐𝒍𝒍𝒐 ℎ = 𝑢 + 𝑝𝑣 𝑃𝑉 = 𝑚𝑅𝑇 𝑉= 𝑉=

𝑚𝑟𝑇 𝑃

𝑚(0.82)(25) 100𝐾𝑃𝑎

𝑉 = 0.205 × 10−3 𝑚3 ℎ = 𝑢 + 𝑝𝑣 ℎ = 0 + 0.205 × 10−3 (100 × 103 ) ℎ = 20.5