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Buenas, no sé por donde coger esta asignatura xD. Supongo que a base de tortazos me iré acostumbrando. El profesor ha mandado un ejercicio para resolver, y llevo como 2 horas y no saco nada... bueno os pongo el problema a ver si alguien puede darme alguna orientación de como resolver este tipo de problemas y qué teoría es necesaria (porque también por más que leo la teoría que tenemos, no veo como aplicarla), o por donde meterle mano a este.
Una caldera rígida está en un ambiente a y e intercambia con un reservorio de calor de temperatura una potencia térmica constante . La caldera contiene inicialmente una masa de vapor de agua saturado a la temperatura ; a través de una válvula, se conecta con un caudal volumétrico constante de agua líquida saturada a la presión . Cuando la masa de agua en la caldera es , la presión del agua en la caldera es . Calcular el calor que intercambia la calera con el ambiente
Datos: [Error LaTeX: Compilación LaTeX fallida]
[Error LaTeX: Compilación LaTeX fallida]
Veo que debería intentar calcular el tiempo que tarda en pasarse del estado 1 al 2, pero no sé como hacerlo. Conociendo ese tiempo podría calcular el calor intercambiado entre el caldero... y no sé seguir más. Estamos dando el primer principio, así que será una ecuación a usar.
Saludos y gracias por toda la ayuda
- - - Actualizado - - -
Creo que ya lo he resuelto, no era tan complicado como pensaba. Aún no he hecho los cálculos, me pondré ahora, pero voy a escribir el planteamiento:
Sistema e interacciones:
El sistema que vamos a estudiar es la caldera junto con el agua que esta contiene.
Hay una interacción material, pues entra agua.
No se realiza trabajo sobre el sistema pues los límites son rígidos.
Caracterización termodinámica:
Agua en la caldera, estado 1: Conocemos por lo que el estado termodinámico está definido.
Agua en la caldera, estado 2: Conocemos necesitaremos 1 ecuación para que quede definido.
Agua que entra por la válvula: Conocemos , entonces queda definido.
Calor: Q intercambiado entre caldera y reservorio, tenemos por lo que definido.
Q entre caldera y entorno, es el que queremos hallar.
Planteamiento:
El primer principio adaptado a las condiciones de este problema establece que
Por lo que podríamos despejar y resolver el problema. Pero no conocemos , ni .
Hallar es sencillo, pues teniendo en cuenta la conservación de materia tenemos:
Buscamos ahora por ejemplo , como conocemos la potencia está claro que
Necesitamos hallar el tiempo que tarda en pasarse del estado inicial al final. Para ello tenemos en cuenta el agua que entra por la válvula (que tenemos completamente definida)
además
siendo el volumen másico (que es el que me viene en las tablas del agua).
Falta , que no puedo consultar directamente en ninguna tabla pues desconozco el estado final de la mezcla (será necesario hallar el título de vapor):
Para hallar el título de vapor:
desconocemos , pero como
y el volumen no cambia en el tiempo (límites rígidos)
Como el agua en el estado uno está completamente definida, vamos a ser capaces de hallar ese dato.
Queda así también completamente definida el agua en la caldera en el estado final.
Bueno, espero que a alguien le sirva de ayuda. Si alguien ve algún fallo en el razonamiento que lo comente por favor. De todas formas el lunes lo corregirá el profesor, así que actualizaré la respuesta correcta.
¡Saludos!
Una caldera rígida está en un ambiente a y e intercambia con un reservorio de calor de temperatura una potencia térmica constante . La caldera contiene inicialmente una masa de vapor de agua saturado a la temperatura ; a través de una válvula, se conecta con un caudal volumétrico constante de agua líquida saturada a la presión . Cuando la masa de agua en la caldera es , la presión del agua en la caldera es . Calcular el calor que intercambia la calera con el ambiente
Datos: [Error LaTeX: Compilación LaTeX fallida]
[Error LaTeX: Compilación LaTeX fallida]
Veo que debería intentar calcular el tiempo que tarda en pasarse del estado 1 al 2, pero no sé como hacerlo. Conociendo ese tiempo podría calcular el calor intercambiado entre el caldero... y no sé seguir más. Estamos dando el primer principio, así que será una ecuación a usar.
Saludos y gracias por toda la ayuda
- - - Actualizado - - -
Creo que ya lo he resuelto, no era tan complicado como pensaba. Aún no he hecho los cálculos, me pondré ahora, pero voy a escribir el planteamiento:
Sistema e interacciones:
El sistema que vamos a estudiar es la caldera junto con el agua que esta contiene.
Hay una interacción material, pues entra agua.
No se realiza trabajo sobre el sistema pues los límites son rígidos.
Caracterización termodinámica:
Agua en la caldera, estado 1: Conocemos por lo que el estado termodinámico está definido.
Agua en la caldera, estado 2: Conocemos necesitaremos 1 ecuación para que quede definido.
Agua que entra por la válvula: Conocemos , entonces queda definido.
Calor: Q intercambiado entre caldera y reservorio, tenemos por lo que definido.
Q entre caldera y entorno, es el que queremos hallar.
Planteamiento:
El primer principio adaptado a las condiciones de este problema establece que
Por lo que podríamos despejar y resolver el problema. Pero no conocemos , ni .
Hallar es sencillo, pues teniendo en cuenta la conservación de materia tenemos:
Buscamos ahora por ejemplo , como conocemos la potencia está claro que
Necesitamos hallar el tiempo que tarda en pasarse del estado inicial al final. Para ello tenemos en cuenta el agua que entra por la válvula (que tenemos completamente definida)
además
siendo el volumen másico (que es el que me viene en las tablas del agua).
Falta , que no puedo consultar directamente en ninguna tabla pues desconozco el estado final de la mezcla (será necesario hallar el título de vapor):
Para hallar el título de vapor:
desconocemos , pero como
y el volumen no cambia en el tiempo (límites rígidos)
Como el agua en el estado uno está completamente definida, vamos a ser capaces de hallar ese dato.
Queda así también completamente definida el agua en la caldera en el estado final.
Bueno, espero que a alguien le sirva de ayuda. Si alguien ve algún fallo en el razonamiento que lo comente por favor. De todas formas el lunes lo corregirá el profesor, así que actualizaré la respuesta correcta.
¡Saludos!
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