Date post: | 27-Nov-2014 |
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CALIDAD DEL VAPOR
La calidad del vapor se define como:
Donde:
Masa del vapor
Masa total (masa de vapor + masa de líquido)
Vapor
Líquido
Sea:
Volumen total de la mezcla
Volumen total de la fase líquida
Volumen total de la fase de vapor
El volumen total es:
En función de los volúmenes específicos tenemos:
-------------------------- (1)
La masa total es:
-------------------------------------- (2)
De la ecuación (2), tenemos:
------------------------------------- (3)
Sustituyendo la ecuación (3) en la ecuación (1) tenemos:
Dividiendo entre , tenemos:
Si , tenemos:
De igual manera tenemos:
La calidad del vapor se define como:
Donde:
Masa del vapor
Masa total (masa de vapor + masa de líquido)
Vapor
Líquido
Sea:
Entalpía total de la mezcla
Entalpía total de la fase líquida
Entalpía total de la fase de vapor
La entalpía total es:
En función de las entalpías específicas tenemos:
-------------------------- (1)
La masa total es:
-------------------------------------- (2)
De la ecuación (2), tenemos:
------------------------------------- (3)
Sustituyendo la ecuación (3) en la ecuación (1) tenemos:
Dividiendo entre , tenemos:
Si , tenemos:
Ejemplo 1:
Encuentre los valores de la entalpía del agua o del vapor de agua.
(a) P = 0.2 MPa, T = 120.2 °C(b) P = 0.2 MPa, x = 0.59
(c) T = 250°F,
(d) P = 350 psia, T = 700°F
(e) T = 700°F,
(f) T = 750°F,
(g) P = 2.0 MPa,
(h) P = 2.5 MPa,T = 100°C
(a) De las tablas de vapor tenemos:Para P = 0.2 MPa = 200 KPa, T = 120.2°Chl = 504.5 kJ/kg y hg = 2,706.2 kJ/kg
(b) Para P = 0.2 MPa = 200 kPa, x = 0.59hl = 504.5 kJ/kg y hlg = 2,201.7h = 504.5 kj/kg + 0.59(2,201.7 kJ/kg) = 1,803.503 kJ/kg
(c) Para T = 250°F,
T = 250°F = 121.11 °C
Interpolación
0.001064
0.001060
120.2 121.11 124
De igual manera tenemos:
0.88498
0.79229
120.2 121.11 124.0
Recordemos:
Despejando la calidad x, tenemos:
Interpolación
520.5
504.2
120.2 121.11 124
De igual manera tenemos:
2201.7
2191.1
120.2 121.11 124.0
Recordemos:
Sustituyendo, tenemos:
(c) A P = 350 psia = 2,410.33 kPa y T = 700°F = 371.11 °C
Determinación de la temperatura de saturación a una presión de 2,410.33 kPa por interpolación:
224
222
2409.9 2410.33 2502.7
Como se puede observar, la temperatura de saturación es menor que la temperatura del problema. Por lo tanto el vapor es sobrecalentado.P kPa 371.11°C
2410.33 222.009°C
HG HTabla de vapor sobrecalentado
De esta tabla tenemos:P = 2400 kPa y T = 350°C H = 3130.4 kJ/kgP = 2400 kPa y T = 375 °C H = 3186.7 kJ/kgInterpolando a una temperatura de 371.11°C tenemos que H = 3177.94 kJ/kgPor otro lado tenemos:P = 2500 kPa y T = 350°C H = 3128.2 kJ/kgP = 2500 kPa y T = 375 °C H = 3184.8 kJ/kg
Interpolando a una temperatura de 371.11°C tenemos que H = 3175.99 kJ/kgResultados a una temperatura de 371.11°CP = 2400 kPa H = 3177.94 kJ/kgP = 2500 kPa H = 3175.99 kJ/kgInterpolando a una presión de 2410.33 kPa y la temperatura de 371.11°C, tenemos:H = 3177.7385 kJ/kgOtra forma de calcular la entalpía es la siguiente:
Para el vapor de agua tenemos:
Y , sustituyendo tenemos:
Integrando tenemos:
Determinación del error
Ejemplo 2:Se está alimentando una mezcla de vapor – líquido saturado (10 °F) de refrigerante 134a con una calidad de 0.20 a un evaporador. Si la capacidad del evaporador es de 10 Toneladas de refrigeración (1 T.R. = 12,000 Btu/hr), determine el flujo másico y el flujo volumétrico de refrigerante alimentado
10 °F
Hl H HG
De las tablas de vapor tenemos:
T = 10°F P = 26.617 psia Vl = 0.01202 ft3/lb VG = 1.736 ft3/lb Hl = 15.187 Btu/lb HG = 104.471 Btu/lb
Recordemos:
Aplicando la primera ley para sistemas abiertos tenemos:
1 2
Determinación del flujo másico
Determinación del flujo volumétrico