Question

50 °C
Un cilindro rígido contiene 10 Kg de líquido y 4 kg de vapor de agua a la temperatura indicada 50 °c , determine:
a. La calidad del sistema
b. La presión a la cual coexiste el equilibrio en Kpa
c. Volumen especifico m3/kg, energía interna kJ/kg y entalpía promedio en kJ/kg
d. Volumen de líquido, volumen de vapor y volumen total del recipiente en m3

Answer 1

Para la mezcla dada se tiene que

la calidad es de X = 28.7%

la presión a la cual coexisten P@50° = 12.325 kPa

El volumen especifico es v = 2.8781 m³/kg

la energía especifica u = 850.31 kJ/kg

la entalpia es de h = 892.96 kJ/kg

el volumen de la mezcla Vt = 48.114 m³

del liquido Vf= 0.01012 m³ y del vapor Vg= 48.104 m³

Explicación paso a paso:

Para resolver este problema debemos usar las tablas de propiedades termodinámicas del agua

cabe destacar que el subindice f hacia referencia a liquido saturado y el inciso hace referencia a vapor saturado

a 50° las propiedades de la mezcla son

vf = 0.001012 m³/kg

vg = 12.026 m³/kg

uf = 209.33 kJ/kg

ug = 2442.7 kJ/kg

hf = 209.34 kJ/kgK

hg = 2591.3 kJ/kgK

P@50° = 12.325 kPa

Calidad de la mezcla

X = Masa vapor/ Masa total * 100

X = 4kg / (4 + 10)kg * 100

X = 28.7%

Volumen especifico

v = vf + x (vg - vf)

v = 0.001012 m³/kg + 0.287 (12.026 m³/kg - 0.001012 m³/kg)

v = 2.8781 m³/kg

Energía especifica

u = 209.33 kJ/kg + 0.287 (2442.7 kJ/kg - 209.33 kJ/kg)

u = 850.31 kJ/kg

Entalpia Especifica

h = 209.34 kJ/kgK + 0.287 (2591.3 kJ/kgK  - 209.34 kJ/kgK)

h = 892.96 kJ/kg

Volumen de la mezcla

V = vfm

V = 0.001012 m³/kg * 10kg

Vf= 0.01012 m³

V = 12.026 m³/kg * 4kg

Vg= 48.104 m³

Vt = 0.01012 m³ + 48.104 m³

Vt = 48.114 m³