Question

Ocasionalmente se usa un acumulador de vapor para mover una locomotora o para otros propósitos. Considere un acumulador que contiene vapor a 400 lbf/plg2. Asumir que el vapor en el tanque es saturado y seco y que solamente vapor saturado es extraído. El volumen del acumulador es 60 pies3. Se extrae el vapor hasta que la presión se reduce a 100 lbf/plg2. ¿Cuál es la masa de vapor extraído del tanque?

Answer 1

Del tanque se extrajeron 56,55kg de vapor.

Explicación:

Si el vapor al inicio estaba a una presión de $400\frac{lbf}{in^2}$, lo que equivale a 2759kPa en unidades MKS, tenemos que ir a la tabla de vapor saturado para extraer su volumen específico, que es de $0,07\frac{m^3}{kg}$. Si el volumen del acumulador es de 60 pies cúbicos, o 5,55 metros cuadrados, la masa inicial es:

$m=\frac{V}{V_e}=\frac{5,55m^3}{0,07\frac{m^3}{kg}}=79,38kg$

Si la presión final es de $100\frac{lbf}{in^2}$, que en unidades MKS es 690kPa, extraemos nuevamente de la tabla de vapor saturado un peso específico de $0,243\frac{m^3}{kg}$, por lo que la masa que queda en el acumulador es:

$m=\frac{V}{V_e}=\frac{5,55m^3}{0,243\frac{m^3}{kg}}=22,83kg$

Entonces la masa extraída del tanque es la diferencia entre la masa inicial y la que quedó:

$\Delta m=79,38kg-22,83kg=56,55kg$