Fluidos reales - IqTMA-UVa

Termodinámica aplicada a laIngeniería QuímicaProblemas Tema 1Fluidos reales1.1 Uso de las tablas termodinámicas (R-134a).Utilizando las tablas para el refrigerante R-134a (saturado y sobrecalentado)determine:1. Temperatura de ebullición a 11 bar.2. ¿A que presión ebulle a –25ºC?3. Densidad del vapor saturado a 5 bar. Discrepancia con el valor ideal.4. Entalpía de vaporización (o condensación) a –10ºC. (¿Aumenta odisminuye hacia el punto crítico?).5. Estado en que se encuentra a:a. 6.5 bar y 12ºCb. 22 bar y 110ºCc. 4 bar, 8.93ºC, H=100 kJ/kg (¿título?)6. Entropía del vapor saturado a 100ºC7. Entalpía a 1.5 bar y 50ºC8. Temperatura final tras la expansión isoentrópica desde 2.4 bar y 0ºChasta vapor saturado.9. Temperatura final tras el mismo proceso realizado en formaisoentálpica.10. Estado y temperatura final tras la expansión isoentálpica de unacorriente a 5 bar y 0ºC hasta 0.6 bar.11. Calor necesario para el calentamiento isobárico a 2 bar desde líquidosaturado hasta 80ºC12. Variación del Cp del vapor a 1 bar.1.2 Uso del diagrama termodinámico P vs H (R-123).Utilizando el diagrama P vs H del refrigerante R-123 determine:1. La fase en la que se encuentran las siguientes muestrasa. 2 bar y 100ºCb. 40 bar y 480 Kc. 10 bar y 100ºCd. 9 bar y 380 K2. La presión y temperatura crítica.3. La temperatura de ebullición.4. La entalpía de 10 kg de una mezcla de líquido y vapor de 20% de título a400 K .5. La temperatura tras la compresión isoentrópica de una corriente desde320 K y 0.2 bar hasta 20 bar.1.3 Uso de las tablas termodinámicas (R-134a); puede hacerse también usando el diag. P-H.Dos corrientes de R-134a , la primera líquido saturado a –40ºC y la segunda a120ºC y 20 bar, confluyen. La presión de salida se mantiene en 0.3 bar. Si el flujomásico de la primera es el doble del de la segunda, caracterice la corriente final.(El proceso de expansión puede considerarse isoentálpico).

1.4 Uso del diagrama T vs S (Agua).Una corriente de vapor de agua a 300 bar y 550ºC se ha de (1) enfriar a presiónconstante y (2) expandir (isoentálpicamente) hasta 150ºC y un título de 0.5 .Determine la temperatura final de la etapa (1) y el flujo térmico (por kg)necesario para este enfriamiento.1.5 Uso del diagrama T-S (Agua) o las Tablas de Vapor.Se desean conocer los valores del coeficiente de Joule-Thomson [(δT/δP)aentalpía constante] para el agua en dos condiciones: 100 bar y 700ºC y 100 bar y500ºC.1.6 Uso del diagrama P vs H (R-123).De una mezcla de vapor y líquido de R-123 a 15 bar y 60% de título se separauna parte de líquido saturado. Esta parte se expande (isoentálpicamente), secalienta hasta vapor saturado a 2 bar y luego se comprime hasta la presión departida, siendo su temperatura 440ºK, y se vuelve a mezclar con el resto. ¿Qué% en peso representa la parte retirada si el resultado final ha de ser vaporsaturado?1.7 Uso del diagrama T-S (Agua) o las Tablas de Vapor.Un ciclo termodinámico de producción de potencia funciona con un flujo de 100kg/s de agua como fluido de trabajo. El líquido saturado se calienta en lacaldera -a la P cte de 80 bar- hasta 500ºC ; se expande isoentrópicamente en laturbina hasta vapor saturado y se condensa completamente. Calcular:1. Caudales de salida de la caldera y de la turbina.2. Flujos térmicos de calentamiento y condensación.1.8 Uso de las Tablas de Vapor.La capacidad de producir trabajo de expansión se puede aproximar a lavariación de entalpía sufrida en el proceso. Si disponemos de 100 kg/s de vapora 120 bar y 330ºC ¿Cuánta potencia (MW) podría producirse en su expansiónhasta saturación?© Fidel A. Mato-U.Va.