Descripción
Determine la entalpía de agua líquida a 100 ºC y 15 MPa, a) utilizando las tablas de líquido comprimido, b) aproximándola a la del líquido saturado y c) utilizando la corrección dada por la ecuación h = hf@T + vf@T (P – Psat).
Referencia: Ejemplo 2.15 del Çengel, cuarta Edición, página 105.
Solución.
Sustancia: Agua
Temperatura: T = 100°C
Presión: P = 15 MPa
Se conoce la temperatura y la presión.
Se determina el estado termodinámico.
Primer mecanismo para determinar el estado termodinámico.
Si fijamos la presión P = 15 MPa, se busca en la tabla de propiedades termodinámicas (TPT) la temperatura de saturación a esta presión:
TPT (Agua, Saturada, P = 15 MPa):
Tsat = 342.24°C
Aplicando el criterio>
T ( 100°C) < Tsat (342.24°C)
Estado: Líquido comprimido.
Si deseamos construir el gráfico que ilustra la situación, el procedimiento es el siguiente:
Se ilustra la curva de 15 MPa con su correspondiente temperatura de saturación (342.24ºC).
Se traza la curva de temperatura T = 100ºC (por debajo de la curva de 342.24ºC):
La sustancia se encuentra en un punto sobre la línea horizontal de 15 MPa y sobre la línea de temperatura constante de 100ºC:
En la figura anterior se observa que la sustancia se encuentra en la región de líquido comprimido.
Segundo mecanismo para determinar el estado termodinámico.
Si fijamos la temperatura T = 100ºC, se busca en la tabla de propiedades termodinámicas (TPT) la presión de saturación a esta temperatura:
TPT (Agua, Saturada, T = 100ºC):
Psat = 101.325 kPa
Aplicando el criterio:
P (15 MPa) > Psat (101.325 kPa)
Estado: Líquido comprimido.
Si deseamos construir el gráfico que ilustra la situación, el procedimiento es el siguiente:
Se ilustra la curva de 100ºC con su correspondiente presión de saturación (101.325 kPa).
Se traza la curva de presión P = 15 MPa (por encima de la curva de 101.325 kPa):
La sustancia se encuentra en un punto sobre la línea horizontal de 100ºC y sobre la línea de presión constante de 15 MPa:
En la figura anterior se observa que la sustancia se encuentra en la región de vapor sobrecalentado.
a) Utilizando las tablas de líquido comprimido.
TPT (Agua, Líquido comprimido, P = 15 MPa, T = 100°C):
h = 430.26 kJ/kg.
b) Aproximándola a la del líquido saturado.
TPT (Agua, Saturada, T = 100°C):
h = 419.02 kJ/kg
c) Utilizando la corrección.
h = hf@T + vf@T (P – Psat)
TPT (Agua, Líquido Saturado, T = 100°C):
Psat = 101.325 kPa
hf = 419.02 kJ/kg
vf = 0.001044 m3/kg
h = 419.02 kJ/kg + 0.001044 m3/kg (15000 kPa – 101.325 kPa)
h = 434.57 kJ/kg
Error involucrado.
b) \( \displaystyle \epsilon = \bigg\vert\frac{430.26-419.02}{430.26}\bigg\vert\times 100\)
ε = 2.61%
c) \( \displaystyle \epsilon = \bigg\vert\frac{430.26-434.57}{430.26}\bigg\vert\times 100\)
ε = 1.00%
