Se evapora isotérmica e isobáricamente agua líquida a 10 bares y a su temperatura de saturación. Utilizar las tablas de vapor para calcular ΔĤ (J/kg) para este proceso, y escribir un balance de energía a fin de terminar el calor que debe agregarse a fin de producir 20,000 m3 de vapor/h a las condiciones de salida. Suponer que la energía cinética del líquido entrante resulta despreciable, y que el vapor se descarga a través de una tubería de 20 cm de DI.
Respuestas
- El Δh resultante es de 2015.29 KJ/Kg
- El calor obtenido del balance de energía es 2208.62 KJ/Kg
Explicación:
En estado 1 es agua liquida a 10 bar por lo que en la tabla de vapor 2 se lee la entalpía de agua líquida a 10 bar *100= 1000 KPa por lo que
h1= es agua liquida saturada a 1 MPa se lee como hf= 762.81 KJ/Kg
Luego en el estado 2 es vapor saturado a la misma presión porque es isobárico y a la temperatura de saturación se lee la hg a 1MPa y la temperatura de saturación es 179.91 C. Entonces hg = 2778.10 KJ/Kg
El Δh= h2-h1= 2778.10 KJ/Kg - 762.81 KJ/Kg = 2015.29 KJ/Kg
Δh= 2015.29 KJ/Kg
2. Para sistemas abiertos la ecuación general de la energía es en el S.I. de unidades
Ec1+Ep1 +u1 +p1*V1 +W e+qe= Ec2+Ep2 + u2 +p2V2 +Wsal +q sal
Ec1= 0
Ep1=0
u1=u2 por ser isotérmico
p1= p2 por se isobárico
Ec2 se calcula por continuidad
Ep2=0 porque no hay elevaciones se mantiene en el eje referencia
Se usa la expresión h= p*V+u para estado 1 y 2 asumiendo estas condiciones resulta
q-W= h2-h1 +v2(2)/2 despejando de esta ecuación se tiene que
q= h2-h1 +v2(2)/2 +W
con la ecuación de continuidad se calcula la v2 (velocidad 2)
Q= caudal = 20000 m3/h * 1 h/ 3600 s= 5.555 m3/s
Q= v* Área = v* π D2/4
d= 20 cm/100 = 0.20 m
v= Q/Área
v= 5.555 m3/s / ( 3.1416*0.20 m(2)/4) =5.555 *.031416 = 0.17452 m/s
W = p2*V2 -p1*V1 =m 1000 KPa * ( 0.19444 m3/Kg -0.001127 m3/Kg)
W= 1000 KN/m2 *0.193313 m3/Kg = 193.313 KJ/Kg
Al sustituir se calcula el calor
q= 2015.29 KJ/Kg + (0.17452 m/s)2 /2 +193.313 KJ/Kg
q= 2208.62 KJ/Kg