Se introduce agua a un generador de vapor a 40 bar y 75°C. En el generador el agua se convierte en vapor a 40 bar. Este vapor tiene una calidad de 99.5%. Este vapor, prácticamente saturado, se transfiere a un sobrecalentador, en donde se le proporciona 100°C de sobrecalentamiento a presión constante. Calcule los kJ requeridos por cada 1000 kg de vapor, a) para producir el vapor de calidad 99.5%, b) para efectuar el sobrecalentamiento.
Respuestas a la pregunta
- En el generador a partir de una mezcla prácticamente saturada se sobre-calienta el vapor, añadiendo calor a la transformación termodinámica:
a) el calor requerido es de 1710.5244 KJ/Kg = 1.71005 KJ
b) e l calor que se requiere en esta etapa es 0.300 KJ
Explicación:
- SE APLICA LA PRIMERA LEY DE TERMODINÁMICA
- En estado final primera etapa hay una mezcla se calcula el volumen de la mezcla
- Vm= Vf +x*(Vg-Vf)
Estos valores se buscan en la tabla de vapor saturado a la condiciones de saturación p1 y T1 dando lo siguiente
Vm= 0.001252 m3/kg + 0.995*0.04978 m3/Kg= 0.050783 m3/Kg
4. Se calcula el trabajo por la fórmula
w= ∫ p*dV = p*(V2-V1)
w=4000 KPa * (0.0507831-0.001252) m3/Kg= 198.1244 KJ/Kg = 198.1244/1000
w= 0.198.1244 KJ
5. Calcular el Δ u
Δ u= u mezcla -uf
Δ u= (1082.31 KJ/Kg +0.995*1520.0KJ/Kg) -1082.31 KJ/Kg
Δ u= 2594.71-1082.310= 1512.4 /1000=1.5124 KJ
6. Calcular el q
q= 1.5124+0.198124 = 1.71005 KJ
Parte b
q= h2-h1 = h sobrec. -hmezcla
h mezcla= hf + xhfg
hmezcla= 1087.31+0.995*1714.1 =2792.8395 KJ/Kg= 2792.8395 kj/1000
hmezcla = 2.7928395 KJ
h sobrecalentado se lee en la tabla 3 vapor sobrecalentado a 100+250.4 = 350.4 °C
h sobre calentada= 3092.50 KJ/Kg
Δh =(3092.5-2792.84) =299.66 KJ/Kg /1000= 0.29966 =0.300KJ