Termodinámica IND173 Práctica 2do parcial

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ESCUELA DE INGENIERIA

Grupo: 905

Termodinámica IND173

Práctica 2do parcial

Estudiante:

Chavier Araujo

2014-0432

Profesora:

Angelov Spomenka

25/10/2013

I ley cálculos

1. Un dispositivo de cilindro-embolo contiene 38g de vapor de H2O saturado, (x=1), que se mantiene a presión constante de 400 kPa. Un calentador dentro del cilindro es encendido de 0.4 A por 8 min desde una fuente a 140V. Al mismo tiempo ocurre una pérdida de calor de 4.2 kj. Al final temperatura es 300ºC.

Calcule la entalpia en salida, cp y cambio de entropía.

Datos

m=38g        /1000                0.038kg

p=400kPa/1000                  0.4Mpa

A=0.4A

t=8 min x 60s                        480seg

V=140V

Q=4.2kj

t2=300ºC + 273ºK                573ºK

Solución

We=V x A x t(s)

We=(140V)(0.4A)(480s)

We=26,880J / 1000

We=26.88kj

        Q-We=ΔH=mcp(T2-T1)

        Q-We=mcp(T2-T1)

        Estado inicial (utilizando la tabla C-2)

        Para p=0.4MPa

        Vf=0.001084 m3/kg

        Vg=0.4625 m3/kg

        Δh=2,133.8 kJ/kg

        t1=143.6ºC + 273ºK         416.6ºK

        ΔH=We-Q

        ΔH=26.88kj-4.2kj

        ΔH=22.68kj

        Cp= _ΔH_ = _____(26.88kj-4.2kj)_____

                 mΔT     (0.038kg)(573ºK-416.6ºK)

Cp= 3.82 kj/kgºk

1. Un dispositivo embolo contiene 0.6 m3 de nitrógeno a P=520 kPa y t=29ºC. Un calentador eléctrico dentro del dispositivo es encendido y permite pasar una corriente de 2.2A por 7 min que viene de una fuente de 130V, el Nitrógeno se expande a presión constante y ocurre una pérdida de calor de 1400j.

Calcule temperatura y volumen en la salida.

Datos

P1=P2

V=0.6m3

p=520kPa

A=2.2A

t=7 min x 60s                420seg

V=130V

Q=1,400j/1000        1.4kj

t1=29ºC + 273ºK        302ºK

RN2=0.297kPam3

                KgºK

Cp= 1.039 _kj_

              KgºK

Solución

We=V x A x t(s)

We=(130V)(2.2A)(420s)

We=120,120J / 1000

We=120.12kj

        We-Q=ΔH

        120.12kj-1.4kj= ΔH

        ΔH=118.72kj

        ΔH=mCp(T2-T1)

T2= ΔH   + T1

              mCp

        T2= ___ΔH         + T1

                 (P1V1) (Cp)

                   (RT1)

T2=  ______ 118.72kj_____________          + 302ºk

       (520kPa) x (0.6m3)  x (1.039 kj/ KgºK)

      (0.297 kPa m3/kgºK) x (302ºK)

T2=  ______ 118.72kj_____________          + 302ºk

       (3.4785kg)  x (1.039 kj/ KgºK)

T2=  118.72kj    + 302ºK

       3.614kjºK

T2=334.85ºK

V2= mRT2

         P2

V2= (3.4785kg) x (0.297 kPa m3/kgºK) x (334.85ºK)

                                520kPa

V2=0.665m3

1. A través de la Tobera supersónica, circula aire. Las condiciones de entrada son: 8kPa y t = 450ºC, V1=400m/s y d1=200mm. En la salida d2=222mm, V2=800m/s.

Calcule el flujo másico ṁ (kg/s). Proceso duró 12s. Calcule masa y densidades ρ1 y ρ2.

Datos

Entrada

P1=8kPa x 1000         8000Pa        

V1=400m/s

t1=450ºC + 273ºK        723ºK

d1=200mm / 1000        0.2m

t=12 segundos

Raire=287Pam3

                KgºK

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