Termodinamica Desarrollo

Desarrollo

1°

Eentra – Esale = ΔE sistema

Q -W = ΔU

Q = 0 no existe transferencia de calor en el ambiente.

Propiedad de gases ideales

ΔU= m*cv* Δt

T°final > T°inicial

El cuarto está cerrado (aislado) térmicamente por ende el aire se comporta como gas ideal.

La primera ley de termodinámica dice que la energía no se puede crea o destruir solo transformarla.

2° Debido al aumento de temperatura del fluido, la energía cinética es transformada en energía interna.

3°

Un fluido en reposos consta de energía cinética, potenciales e internas.

Las energías cinéticas, potenciales, internas y de flujo son las energías de un fluido que fluye.

La energía de flujo es parte de los fluidos que fluyen, con ello las formas que contiene un fluido en repos.

4° El sistema planteado no hay lógica, ya que no tiene necesidad que el aire enfriado pase por una turbina. Por motivo que ya está frio.

5°

Datos obtenidos

isobárico → Q=0

velocidad de entrada despreciable →Ve = 0

Ze= Zs=0

T = 300ºK Entrada

P = 100 KPa

W = 1500 w

Salida:

T = 80ºC

Vs= 21 m/seg

La masa de ingresada es igual a la masa de Salida me = ms

Sistemas abiertos:

Q + me* (he + 1/2 *Ve² + Ze)-W = ms *( hs +1/2*Vs² + Zs)

me*he -W = ms*(hs +/2 *Vs²)

F. másico me =ms=m

m * (he -hs +1/2 *Vs²) =W

A presión constante: he -hs = Cp*(Te-Ts)

he -hs = 1.012J/g*ºK *(300ºK - 353 ºK) = -53.64 J/g

m = 1500 J/seg / ( -53.64 J/g + 1/2 * (21m/seg) ²)

m = 8.98 g/seg * 1Kg/1000 g = 8.98*10⁻³ Kg/seg F. másico.

D = m/V

V = m/D = 8.98 *10⁻³ Kg/seg / 1.225 Kg/m³

V = 7.33*10⁻³ m³/seg F. volumétrico.

6°

Energía de Ingreso =Ee

Energía de salida= Es

Diferencial de Energía en el sistema =ΔE sistema

m= flujo masico

h= entalpia

P 1=presión 1

P 2= presión 2

t=temperatura

Primera Ley Conservación de energía

ΔE sistema=Ee-Es

Ee=Es

flujo masico con la entalpia

m.h1=m.h2

h1=h2

La entalpia de vapor de salida h2

P 2= 50Kpas

t2= 100C

interpolando: h2=2682,39kj/kg

La calidad del vapor de entrada.

P1=1500 kpa

h1=h2=2682,39kj/kg (las entalpias por la conservación de energía se mantienen iguales)

Se debe interpolar para obtener la entalpia de vapor saturado hg y la entalpia del líquido saturado hf

Con una presion de 1500 kpa.

hg=2791,01 kj/kg

hf=844,71 kj/kg

Entalpia:

h2=hf+X(hg-hf)

X=hg-h2/hf-hg

X=2791,01-2682,39/2791,01-844,71

X= 0.0558

7°

Datos entregados:

Entrada Salida

M= 12kg/s P2= 30 kpa

P1= 4 Mpa V2= 50 m/s

T1= 500 °C X2 = 0,92

V1= 80 m/s

Δe_C=(v_2^2-v_1^2)/2= (50_(m/s)^2-80_(m/s)^2)/2=-1.95 kj/kg

h1 = 3436 kj/kg hf = 289,27

h2 = h0,92 hg =2624,6

hx = hf +x(hg-hf)

h2 = 289,27 + 0,92 * (2624,6 – 289,27)

h2 = 2437,7 kj/kg

Wsalida = 12 kg/s (3446 – 2437,7 – 1,95)

Wsalida = 12 kj/s (1006,34)

Wsalida = 12.006,34 kw

Wsalida = 12.01 MW

v1 = 0,08644 m3/kg V = v ⃗A_T

m = 12kg/s v ̇=m ̇v

v ⃗1 = 80 m/s

m ̇v1 = v ⃗1A_T

A_T=(m ̇v_1)/v ⃗_1

A_T=((12 kg/s*) ̇〖0.08644 m3/kg〗_ )/(80 m/s)

A_T=0,013 m2

8°

Datos conocidos:

Cpe agua

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