Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CAPÍTULO 3
EJEMPLO 3-4 Presión y volumen de un vapor
húmedo
Un recipiente rígido contiene 10 kg de agua a 90 °C. Si 8 kg del agua están
en forma líquida y el resto como vapor, determine a) la presión en el recipiente
y b) el volumen del recipiente.
P o T
Líquido sat.
v g
Líquido sat.
v f
Solución Un recipiente rígido contiene un vapor húmedo. Se determinarán
la presión y el volumen del recipiente.
Análisis a) El estado del vapor húmedo se muestra en la figura 3-36. Como
las dos fases coexisten en equilibrio, se tiene un vapor húmedo y la presión
debe ser la de saturación a la temperatura dada:
P P sat a 90 °C 70.183 kPa 1Tabla A- 4 2
b) A 90 °C, se tiene v f 0.001036 m 3 /kg y v g 2.3593 m 3 /kg (tabla
A-4). Una manera de hallar el volumen del recipiente es determinar el volumen
que ocupa cada fase y luego sumarlos:
V V f V g m f v f m g v g
18 kg210.001036 m 3 >kg2 12 kg212.3593 m 3 >kg2
v f v f < v < v g v g v
FIGURA 3-35
El valor v de un vapor húmedo yace
entre los valores v f y v g a T o P especificadas.
4.73 m 3
Otra forma es determinar primero la calidad x, luego el volumen específico
promedio v y, por último, el volumen total:
x
m g
m t
2 kg
10 kg
0.2
v v f xv fg
T, °C
y
0.001036 m 3 >kg 10.22312.3593 0.0010362 m 3 >kg4
0.473 m 3 >kg
V mv 110 kg2 10.473 m 3 >kg2 4.73 m 3
T = 90 °C
m g = 2 kg
m f = 8 kg
Comentario Al parecer, el primer método es más fácil en este caso porque se
cuenta con el dato de las masas para cada fase. Sin embargo, en la mayoría
de los casos no se cuenta con las masas de cada fase y el segundo método es
más conveniente.
90
P = 70.183 kPa
v f = 0.001036 v g = 2.3593 v, m 3 /kg
EJEMPLO 3-5 Propiedades de vapor húmedo
Un recipiente de 80 L contiene 4 kg de refrigerante 134a a una presión de
160 kPa. Determine a) la temperatura, b) la calidad, c) la entalpía del refrigerante
y d) el volumen que ocupa la fase de vapor.
FIGURA 3-36
Esquema y diagrama T-v para el ejemplo
3-4.
Solución Un recipiente está lleno con refrigerante 134a y se determinarán
algunas propiedades del refrigerante.
Análisis a) El estado del vapor húmedo se muestra en la figura 3-37. No se
sabe de antemano si el refrigerante está en la región de líquido comprimido,