Primera ley de la termodinámica para volumen de control

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ

FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

Parcial N° 3 TERMODINÁMICA

Estudiantes de la Facultad de Ingeniería Industrial

Dra. Anet de Palma

Nombre: Tracy Gil                                        Cédula 8-885-830

Nota: Todos los problemas deben indicar lo siguiente: El Nombre del libro, el autor, las tablas utilizadas, la formulas, las unidades, el procedimiento claro y ordenado y legible, incluyendo los diagramas.

1. A un generador de vapor de recuperación de calor de un sistema de cogeneración, entran los gases a 450°C y 101.325 kPa, y  salen a 160°C.  El agua entra en el flujo permanente a 100 °C y 1.2 MPa y sale como vapor seco saturado a 1.2,  MPa.  El gasto de 26,000 Kh/h de gases caliente.  El gas caliente se puede suponer como gas ideal con calor especifico contante cp= 1.05 KJ/Kg·K.  Determinase: a) el gasto de agua en Kg/h, b) la rapidez de generación de trabajo termodinámico  perdido. Valor 25 Puntos.[pic 1]

Datos:

                   Gases                        Agua                                                          

Primera Parte         

-W= - [pic 4][pic 5][pic 6]

Ya dada las condiciones iniciales, también es pertinente decir que el intercambio que existe de calor no es significante para tomarlo en cuenta.

Las energías cinéticas y potencial se desprecian, por lo tanto:

[pic 7]

[pic 8]

Al combinar estas ecuaciones, se obtiene:

[pic 9]

Tabla A-4

h3 = hf@100°C= 419.17 KJ/Kg

para la h4 se procederá a buscar los datos en la tabla A-5 para vapor saturado,

h4=hg= 2783.8 KJ/Kg

Siguiendo… tenemos que

[pic 10]

Considerando como se dijo en un principio, que el calor específico es constante, se obtiene la siguiente ecuación:

[pic 11]

Entonces remplazando se obtiene que…

[pic 12]

Reemplazando los valores, nos da un resultado de…

[pic 13]

[pic 14]

Segunda Parte

Rapidez de generación termodinámico perdido…

[pic 15]

[pic 16]

)(2783.8-420.3)KJ/Kg[pic 17]

[pic 18]

1. Entra vapor saturado de agua a 150°C.  entran una masa de 4.5 Kg/s a un cambiador de calor que trabaja en estado permanente, siendo el flujo de vapor también  permanente.  La transmisión de calor se hace hacia la atmosfera que se encuentra a 25°C.   Determínese: a) el cambio  de entalpia, b) el cambio  de aumento de entropía en el proceso, c) el trabajo, d) el calor, e) el cambio  de entropía de los alrededores, f) el cambio total de entropía, g) El tipo de proceso y explique. Valor 30 Puntos.[pic 19]

Entra H2O Vapor saturado

T1=  150° C

P1= Psat

ṁ= 4.5  = ṁ2[pic 20]

TL=25 °C         297 K[pic 21]

T1 = T2

P1 = P2

h1 = hg @ T2 150 °C

h1 = hf @ T2  150 °C

Parte a: Cambio en la entalpía (Δh)

Estado 1 (vapor saturado)

T1= 150 °C

hg= 2745.9  = h1   ;   Vg= 0.39248  = 1[pic 22][pic 23][pic 24]

Estado 2 (liquido saturado)

[pic 25]

Δh= ( 632.18  – 2745.9  ) =-2113.8 [pic 26][pic 27][pic 28]

Parte b: El cambio de aumento de entropía en el proceso

Proceso isotérmico;  Δṡ = Aumento de entropía

Δṡ = = 22.49 [pic 29][pic 30]

Parte c: El trabajo

=  P0 (V1 – V2)[pic 31][pic 32]

= (4.5  )( 0.001091- 0.89248)[pic 33]

Parte d: El calor

= (h2 – h1)[pic 34][pic 35]

...