MANEJO DE TABLAS TERMODINÁMICAS AGUA SATURADA … · Para la mayor parte de las sustancias, las relaciones entre propiedades termodinámicas son demasiado complejas para expresarse

MANEJO DE TABLAS

TERMODINÁMICASAGUA SATURADA 100%

Y VAPOR SATURADO 100%.PASO COMPLETO DE AGUA SATURADA 100% A VAPOR

SATURADO 100%.PROFESOR EFRÉN GIRALDO

Contenido

Repaso curva de calentamiento.

T de saturación y Presión de saturación.

Diagrama T𝑣 y curvas T 𝑣.

Agua saturada y vapor saturado.

Tablas de saturación.

Punto de ebullición.

05/10/2015ELABORÓ MSc. EFRÉN

GIRALDO TORO 2

3

Agua saturada + Vapor saturado

solo agua saturada

solo vapor

saturado

T y P son constantes:

100 °C y 1 atm

T

vFigura 1. Agua líquida comprimida, mezcla de agua saturada y vapor

saturado, vapor sobrecalentado a 1atm. 3


GIRALDO TORO 4


GIRALDO TORO 5

Volviendo a los puntos f y g delíquido saturado 100 % y vaporsaturado 100%


GIRALDO TORO 6


GIRALDO TORO 7

Tablas de saturación

Para la mayor parte de las sustancias, las relaciones

entre propiedades termodinámicas son demasiado

complejas para expresarse por medio de ecuaciones

simples, por lo tanto, las propiedades suelen

presentarse en forma de tablas.


GIRALDO TORO 8

Agua saturada


GIRALDO TORO 9

Tablas de agua saturada: A-4,A-5. A-4E, A-5E

A-4: valor de entrada la T, unidades del SI

A5: valor de entrada la P. Unidades del SI

A-4E, A-5E, A-6E,A-7E. Unidades del sistema

inglés.

A4: son tablas que se listan para cierta T sat.A esa T corresponde cierta presión a la cual elagua hierve (T saturación: el agua comienza acambiar a gas). Tabla A-4 en libro de Gengel.


GIRALDO TORO 10

Estas tablas valen para los puntos f (agua saturada) y g (vapor saturado).

En el punto f hay 100 % de líquido saturado y en el punto g habrá 100 % vapor Figura .

También para toda la línea de saturación fg ( región de mezcla agua saturada y vapor saturado)


GIRALDO TORO 11

Siempre que aparezca el subíndice 𝑓

indica agua saturada.

Siempre que aparezca el subíndice 𝑔

indica vapor saturado saturada.

Cuando aparecen los suíndices 𝑓𝑔 significala diferencia entre los valores 𝑔 y f


GIRALDO TORO 12

13

Figura 2. Diagrama T𝑣 𝑦 las diferentes regiones de una

curva T𝑣. Las tablas de saturación se emplean en el punto f

de agua saturada total o 100 %, en la región de mezcla f𝑔y en el punto g de vapor saturado total o 100 % vapor.

f g

http://termoweb.unlugar.com/propiedades.html

(líquido + vqpor ) satruado

T

Mexcla

100 %

Liquido saturado

100 %

Vapor saturado

13

Otras propiedades que aparecen en las tablas de saturación además de la T de saturación y la presión de saturación son:

El volumen específico 𝑚3

𝑘𝑔

La energía interna específica 𝑘𝐽

𝑘𝑔

La entalpía específica 𝑘𝐽

𝑘𝑔

La entropía específica 𝑘𝐽

𝑘𝑔

Liquido saturado

Vapor saturado

Liquido saturado

Vapor saturado

Liquido saturado

Vapor saturado

Liquido saturado

Vapor saturado


GIRALDO TORO 14

Si se tiene una propiedad específica como

por ejemplo el volumen específico 𝑚3

𝑘𝑔,

para convertirlo en volumen total V 𝑚3, basta multiplicar por la masa total

𝑉 = 𝑚 𝑣 (kg𝑚3

𝑘𝑔)= 𝑚3

𝑉 = 100𝑘𝑔 ∗ 0,001036𝑚3

𝑘𝑔=0,1 𝑚3


GIRALDO TORO 15

Tabla 1. Agua saturada a diferentes pares 𝑇 𝑠𝑎𝑡 𝑦 𝑃𝑠𝑎𝑡 . Se observa también las

propiedades a esos pares de valores del: volumen específico 𝑣𝑓 para liq sat y 𝑣𝑔vapor sat, energía interna para liq sat y vapor sat, entalpía y entropía para liq sat y

vapor sat(Cengel, 2009)

Tabla de propiedades para el agua saturada y el vapor sat.

Tabla A-5. Propiedades Agua saturada: valor de entrada la P

# 1 # 2 # 3 , # 4# 5, # 6, # 7

# 8, # 9, #10 # 11, # 12, #13

Tabla 2. Propiedades del agua saturada: valor de entrada la P17

En la tabla anterior se observa que laprimera columna lista los valores de lapresión de saturación.

La segunda columna muestra latemperatura de saturación para la presióndada


GIRALDO TORO 18

En la tercera y cuarta columna tenemosel volumen específico del líquido saturado𝑣𝑓, y del vapor saturado 𝑣𝑔.


GIRALDO TORO 19

En la quinta, sexta y séptima columna,tenemos la energía interna específica dellíquido saturado 𝑢𝑓 , 𝑣𝑓𝑔 la diferencia en

energía interna entre el líquido saturado yel vapor saturado y 𝑢𝑔 del vapor

saturado.


GIRALDO TORO 20

En la ocho, nueve y diez columnas,tenemos ℎ𝑓 la entalpía específica del

líquido saturado, ℎ𝑓𝑔 la diferencia en

entalpía, entre el líquido saturado y elvapor saturado y ℎ𝑔 entalpía del vapor

saturado.


GIRALDO TORO 21

El término ℎ𝑓𝑔 (kJ/kg) es la entalpía de

vaporización y es lo mismo que el calorlatente de vaporización.

Es la energía específica requerida parapasar una unidad de masa (kg) de aguasaturada a vapor saturado ( a esa T y P).


GIRALDO TORO 22

En la once, doce y trece columna,tenemos 𝑠𝑓 la entropía específica del

líquido saturado, 𝑠𝑓𝑔 la diferencia en

entropía, entre el líquido saturado y elvapor saturado y 𝑠𝑔 entropía del vapor

saturado


GIRALDO TORO 23

𝑣f : volumen específico del líquido saturado

𝑣g : volumen específico del vapor saturado

𝑣fg : diferencia entre 𝑣g y 𝑣f

𝑣fg = (𝑣g -𝑣f)


GIRALDO TORO 24

T: 80 °C

1000 kg


80 °C

T

Un recipiente de acero contiene 1000 kg de solo agua

líquida saturada a 80 °C. Hallar la presión en el tanque

, el volumen y la densidad.

Modificado de:

Figura 3. Curva Tv para el agua saturada a 80 °C


GIRALDO TORO 25

Hay solo agua saturada a 80 °C.

Esta es la T sat. En la tabla A4 se buscapara esa T la correspondiente P sat:

47,4 kPa.

Esta es la presión en el tanque.


GIRALDO TORO 26

Para 80 °C el volumen específico 𝑣𝑓 del

líquido saturado es: 0,001029𝑚3

𝑘𝑔

V=m 𝑣𝑓

V=1000 𝑘𝑔 ∗ 0,001029𝑚3

𝑘𝑔= 1, 029 𝑚3

𝜌 =1

𝑣=

1

0,001029𝑚3

𝑘𝑔

= 971,8𝑘𝑔

𝑚3


GIRALDO TORO 27

Vapor saturado


GIRALDO TORO 28

Llega un momento donde todo el líquidosaturado ha pasado a vapor saturado. Hay 100%de vapor saturado en este punto. Y este es justoel punto límite hasta donde habrá vaporsaturado.

Figura 4. Punto de vapor saturado total


GIRALDO TORO 29

De ahí en adelante un solo aumento deun diferencial de calor y se pasa a vaporsobrecalentado afuera del domo. Y ya novalen estas tablas de saturación.


GIRALDO TORO 30

5𝑓𝑡3

V: 5𝑓𝑡3

P: 60 psi


T= ?60 psi

En tabla A-5E (para unidades inglesas con la P como valor de entrada se tiene):

Para 60 psi 292.69 °F

𝑣𝑔= 7,1766 𝑚3

𝑘𝑔

V= m𝑣𝑔 m = 𝑉

𝑣𝑔=

5𝑓𝑡3

7,1766 𝑓𝑡3

𝑙𝑏𝑚

=0,697 kg

Un recipiente metálico contiene de solo vapor

saturado a 60 psi. Hallar la T y la masa en el interior del

recipiente.

Figura 5. Punto de vapor saturado total para una Psat= 60 psi.


GIRALDO TORO 31

Una masa de 500 kg de agua líquidasaturada dentro de un cilindro-pistón a unapresión constante de 150 kPa se conviertecompletamente a vapor saturado.

Hallar la temperatura de saturación, elcambio de volumen y la cantidad de calortransferido para para lograr el cambio deestado


GIRALDO TORO 32

El cambio de volumen específico ∆𝑣 en el proceso es

𝑣𝑓𝑔 = 𝑣𝑔 – 𝑣𝑓

En tabla A5 para 150 kPa se tiene: 111,35 °C

𝑣𝑓 = 0,001053 𝑚3

𝑘𝑔𝑣𝑓 = 1,1594

𝑚3

𝑘𝑔

El cambio de volumen total ∆V es igual a la masa porel cambio de volumen específico

∆𝑽 = 𝒎 ∗ 𝑣𝑓𝑔= 500 kg*1,158347 𝑚3

𝑘𝑔= 579,17 𝑚3

Figura 6. Cambio de volumen específico durante el paso de líquido

saturado total a vapor saturado total, para una Psat = 150 kPa. 33

La entalpía específica de vaporización ℎ𝑓𝑔es la cantidad de energía requerida paravaporizar un kg de agua, en este caso auna presión DE 150 kPa, y es:

2226𝑘𝐽

𝑘𝑔y multiplicada por 500 kg da la

entalpía total H

𝐻 = 𝑚ℎ = 500 𝑘𝑔 ∗2226 𝑘𝐽

𝑘𝑔= 1113 MJ


GIRALDO TORO 34

Documents

MANEJO DE TABLAS TERMODINÁMICAS AGUA SATURADA … · Para la mayor parte de las sustancias, las relaciones entre propiedades termodinámicas son demasiado complejas para expresarse