Problema 3 - Unidad 4

Por lo tanto la planta IGCC es mas atractiva cuando el precio del carbón es superior a $82.2 por  tonelada.

Problema 2 - Unidad 4

Problema 1 - Unidad 4

Unidad 4

Segunda Ley de la Termodinámica

Los procesos ocurren en una sola dirección: Irreversible.

La energía tiene calidad y se degrada.

Limites teóricos de los dispositivos de ingeniería:

• Maquinas Térmicas:  Dispositivos que utilizan el calor para generar trabajo.
• Refrigeradores
• Generadores de Vapor

Máquina Térmica

-(Eficiencia de 0 - 100)
-Opera en un ciclo (Fluido de Trabajo)
-Mayor Eficiencia = Menor Gasto

Depósito: Cuerpo hipotetico con una capacidad de energia termica grande.

Energia termica (masa*calor especifico): Permite dar o absorber energia sin que cambie la temperatura de dicho cuerpo.

Balance de Energía

Eficiencia Térmica

18.04.12

Se tiene una regadera ordinaria donde se mezcla agua caliente a  140°F y agua fría a 50°F. Se desea suministrar un flujo estacionario de agua tibia a 110°F. Determine la relación de los flujos másicos de agua caliente y fría, si la mezcla ocurre a una presión de 20 psia.
Balance de Masa                Balance de Energía                  ¿m1m2?
m1+m2=m3                 m1h1+m2h2=m3h3
m1h1+m2h2=m1+m2h3m2=m1m2h1+h2=m1m2h3+h3
m1m2=h3-h2h1-h3
Tabla A-5E
Tsat @20psia = 227.92°F
T<Tsat – Liquido Comprimido
Aproximación a Liquido Saturado
Tabla A-4Eh1≅hf@140°F=107.99btulbm
h2≅hf@50°F=18.07btulbm
h3≅hf@110°F=78.02 btu/lbm
sustituyendo dichos valores en:m1m2=h3-h2h1-h2=78.02-18.07107.99-78.02=2.0

m1
T1=140°F
m2
T2=50°F
m3
T3=110°F


Un flujo de refrigerante 134-A a 1Mpa y 12°C se mezcla con otro flujo del mismo refrigerante a 1Mpa y 60°C. Si el flujo caliente determine la temperatura y la calidad del flujo que sale.
m1=2m2
12°C
1 Mpa
m2
60°C
1 Mpa

m1+m2=m3                     
2m2+m2=3m2Balance de Masas

Balance de Energíam1h1+m2h2=m3h3
h1≅hf@12℃=68.18kjkg
h2≅h@1 Mpa*60℃=293.38kjkg
2m2h1+m2h2=3m2h3
2m2h1+m2h2m2=3m2h3m2
2h1+h2=3h3
h3=2h1+h23
h3=268.18+293.383
h3=143.246 kj/kg

Como a 1 Mpa hf=107.32 kj/kg y hg=270.99 kj/kg, entonces h3 se halla en medio de estos es decir hf<h3<hg
T3=Tsat@1 Mpa=39.37°C
Y su calidad es:

X3=h3-hf/hfg=143.246-107.32/163.67=.220

H2=303.85
a) Mw = 6 kg/min [100.865-303.85/62.932-104.83]=29.10 kg/min
b)Mrh3=mrh4+Q
Q=mr(h3-h4)
Q=6 kg/min (303.85-100.865) kj/kg
Q=1217.91 kj/min

15.03.12

Se tiene una regadera ordinaria donde se mezcla agua caliente a  140°F y agua fría a 50°F. Se desea suministrar un flujo estacionario de agua tibia a 110°F. Determine la relación de los flujos másicos de agua caliente y fría, si la mezcla ocurre a una presión de 20 psia.
Balance de Masa                Balance de Energía                  ¿m1m2?
m1+m2=m3                 m1h1+m2h2=m3h3
m1h1+m2h2=m1+m2h3m2=m1m2h1+h2=m1m2h3+h3
m1m2=h3-h2h1-h3
Tabla A-5E
Tsat @20psia = 227.92°F
T<Tsat – Liquido Comprimido
Aproximación a Liquido Saturado
Tabla A-4Eh1≅hf@140°F=107.99btulbm
h2≅hf@50°F=18.07btulbm
h3≅hf@110°F=78.02 btu/lbm
sustituyendo dichos valores en:m1m2=h3-h2h1-h2=78.02-18.07107.99-78.02=2.0

m1
T1=140°F
m2
T2=50°F
m3
T3=110°F




Un flujo de refrigerante 134-A a 1Mpa y 12°C se mezcla con otro flujo del mismo refrigerante a 1Mpa y 60°C. Si el flujo caliente determine la temperatura y la calidad del flujo que sale.
m1=2m2
12°C
1 Mpa
m2
60°C
1 Mpa

m1+m2=m3                     
2m2+m2=3m2Balance de Masas

Balance de Energíam1h1+m2h2=m3h3
h1≅hf@12℃=68.18kjkg
h2≅h@1 Mpa*60℃=293.38kjkg
2m2h1+m2h2=3m2h3
2m2h1+m2h2m2=3m2h3m2
2h1+h2=3h3
h3=2h1+h23
h3=268.18+293.383
h3=143.246 kj/kg

Como a 1 Mpa hf=107.32 kj/kg y hg=270.99 kj/kg, entonces h3 se halla en medio de estos es decir hf<h3<hg
T3=Tsat@1 Mpa=39.37°C
Y su calidad es:

X3=h3-hf/hfg=143.246-107.32/163.67=.220

H2=303.85
a) Mw = 6 kg/min [100.865-303.85/62.932-104.83]=29.10 kg/min
b)Mrh3=mrh4+Q
Q=mr(h3-h4)
Q=6 kg/min (303.85-100.865) kj/kg
Q=1217.91 kj/min

15.03.12

Intercambiadores de CalorTrabajo invertido a un fluido para que se mueva
Wflujo = FL = PAL = PV (Kj)
W/m = W
Wflujo = PV (KJ/Kg)
Θ = energía total del fluido en movimiento = e + PV (KJ/Kg)
θ = u + Vel22+gz+PV
u + PV = h
θ = h + Vel22+gz (KJ/Kg)
cantidad de energía transportada = Emasa = mθ (KJ)
Tasa de energía transportada = Emasa = mθ (kW)
Flujo estacionario -no cambia con respecto al tiempo-
masa y energía (constantes)
Balance de masamentrada-msalida=0
Eentrada-Esalida=0
msalida
Balance de energía

Eentrada=Esalida
Qentrada+Wsalida+msalidah+vel22+gz= Qsalida+Wsalida+msalidah+vel22+gz (kW)

A una tobera cuya área de entrada es .2ft2 entra en forma estacionaria vapor de agua a 250psia y 700°F. El flujo masico de vapor por la tobera, es 10lbmasa/s. El vapor sale de la tobera a 200psia con una v = 900 ft/s. Las perdidas de calor desde la tobera por unidad de masa del vapor se estiman en 1.2 btu/lbmasa. Determine: A) Ventrada, b) Temperatra de salida del vapor
P1=250psia
T1 = 700°F
A1 = .2 ft2
Vel = ?
Vapor sobrecalentado. Tabla A-6E
Balance de masa
m1 = m2 = m = 10 lbm/s
Balance de energíam(mh1+Vel122=Q+mh2+Vel222
m=P1Vel1A1
p1= 12.6883ft3lbm=.3719lbmft3
Vel1=10lbms0.3719lbmft30.2ft2=134.44fts
h2=mh1Vel122Qsalm-Vel222
q=1.2btulbm
Q=1.2btulbm10lbms=12btus
Tabla A-6E
P1=250psia
T1=700°F
h1=1371.4btulbm
h2=10lbms1371.4btulbm+134.4422ft2s2*1btulbm25037 ft2s2-12btus-90022ft2s2*1btulbm25037 ft2s2
h2=1354.4btulbm
p2=200psia
T2=661.96°F-h2=1354.4 btu/lbmmh1+v122=mh2+v222
h2=mh1+v12m-v222
h2=6000 kg/hr[400.98kjkg+(230)226000 kg/hr-(30ms)22
A un difusor adiabático entra aire a 80 Kpa y 127°C, al flujo constante de 6000 Kg/hr y sale a 100 Kpa. La velocidad de aire baja de 230 a 30 m/s al pasar por el difusor. Calcule: a) La Tsalida, b) Area de salida del difusorp1=80 Kpa
T1=127°C
p2=100 Kpa
v1=230ms
v2=30ms
T2=?
A=?
m=6000Kghr
m1=m2
h1=400.98KjKg
h2=?