Tablas y Formulario, Ejercicios de Termodinámica. Universidad de Valladolid (UVA)
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Tablas y Formulario, Ejercicios de Termodinámica. Universidad de Valladolid (UVA)

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Asignatura: Termodinámica Técnica 1, Profesor: Todos Todos, Carrera: Ingeniería en Organización Industrial, Universidad: UVA
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FORMULARIO TERMODINÁMICA TÉCNICA I

TERMODINÁMICA TÉCNICA Y

TRANSMISIÓN DE CALOR

TABLAS, DIAGRAMAS Y FORMULARIO Índice:

TERMODINÁMICA TÉCNICA Tabla 1: Factores de conversión 2 Tabla 2: Constantes físicas 2 Puntos fijos de la ITS-90 3 Diagramas PvT de una sustancia pura 4 Tabla 3: Datos del punto triple para distintas sustancias 5 Tabla 4: Masa molar y datos del punto crítico para distintas sustancias 5 Diagramas h-s, T-s y P-h para el agua 6 Diagramas T-s y h-s (Mollier) 7 Tabla 5: Coeficientes térmicos de un sistema 7 Tabla 6: Ecuaciones térmicas de estado 7 Diagrama generalizado de compresibilidad 8 Tabla 7: Propiedades termodinámicas del agua saturada. Tabla de Temperatura. 9 Tabla 8: Propiedades termodinámicas del agua saturada. Tabla de Presión. 10 Tabla 9: Propiedades termodinámicas del vapor de agua sobrecalentado 11 Tabla 10: Propiedades termodinámicas del agua líquida comprimida 12 Relaciones termodinámicas. Expresiones para U, H y S en variables (T,v); (T, P) y (P,v) 13 Relaciones termodinámicas. Aplicación para gas ideal y fluido incompresible 13 Diagrama de Mollier h-w para el aire húmedo 14 Diagrama psicrométrico 14 Tabla 11: Capacidad calorífica media específica de gases ideales 15 Máquina frigorífica de compresión de vapor 16 Máquina frigorífica de compresión de dos etapas 17 Máquina frigorífica de absorción 17 Tabla 12: Propiedades del refrigerante R-134a saturado. Tabla de Temperatura 18 Tabla 13: Propiedades del refrigerante R-134a saturado. Tabla de Presión 18 Tabla 14: Propiedades del refrigerante R-134a. Vapor sobrecalentado 19 Propiedades del refrigerante R11 20 TRANSMISIÓN DE CALOR Propiedades termofísicas de aire y helio (tabla HT-3) 21 Propiedades termofísicas del agua saturada (tabla HT-4) 22 Ecuaciones para el cálculo de la conducción en régimen estacionario. 23 Definiciones de números adimensionales 24 Ecuaciones de correlación para convección forzada con flujo externo 25 Ecuaciones de correlación para convección forzada con flujo interno 26 Ecuaciones de correlación para convección natural 27 Factor de corrección para el cálculo de la diferencia de temperatura media logarítmica en el cálculo de intercambiadores 28 Relaciones entre NTU y eficiencia para distintos tipos de intercambiadores 29 FORMULARIO TERMODINÁMICA TÉCNICA 30 FORMULARIO COMPLEMENTARIO DE TRANSMISIÓN DE CALOR 33

2

Tabla 1: Factores de conversión

Presión 1 Pa = 1 N/m 2

1 bar = 10 5 Pa = 100 kPa

1 bar = 0.986923 atm

1 bar = 14.5038 psi

1 bar = 750.061 mmHg

Temperatura T (K) = t(°C) + 273.15

t(ºC) = (t(ºF) – 32)/1.8

T(K) = T(ºR)/1.8

Fuerza 1 N = 1 kg·m/s 2

Energía 1 J = 1 N·m = 1 W·s

1 kJ = 239.006 cal

1 kJ = 0.948 Btu

Potencia 1 W = 1 J/s

1 kW = 1.3405 hp

Tabla 2: Constantes físicas

Constante universal de los gases R = 8.314 J/(mol·K)

R = 0.08314 bar·m 3 /(kmol·K)

R = 0.08205 atm·L/(mol·K)

R = 8.314 kPa·m 3 /(kmol·K)

Número de Avogadro NA = 6.023·10 23

átomos/mol

Gravedad estandard g = 9.80665 m/s 2

3

Puntos fijos de la ITS-90

4

Diagramas PvT para sustancias puras

Superficie PvT, diagrama PT y diagrama Pv de una sustancia que se contrae al solidificar

Superficie PvT, diagrama PT y diagrama Pv de una sustancia que se expande al solidificar (p. ej. agua)

5

Tabla 3: Datos del punto triple para distintas sustancias

Sustancia Temperatura (K) Presión (bar)

Helio 4 (punto-1) 2.177 0.0507

Hidrogeno 13.84 0.0704

Deuterio 18.63 0.171

Neon 24.57 0.432

Oxígeno 54.36 0.00152

Nitrógeno 63.18 0.125

Amoniaco 195.40 0.0607

Dióxido de azufre 197.68 0.00167

Dióxido de carbono 216.55 5.17

Agua 273.16 0.00610

Tabla 4: Masa molar (g/mol) y datos del punto crítico para distintas sustancias

6

Diagramas h-s, T-s y p-h del agua

7

Diagrama T-s Diagrama de Mollier h-s

Tabla 5: Coeficientes térmicos de un sistema

Coeficientes térmicos Dilatación isóbaro

(β) Compresibilidad isotermo

(χT) Piezotérmico

(p)

pT V

V   

   ∂ ∂1

Tp V

V   

  

 ∂ ∂

− 1

VT p

p   

   ∂ ∂1

relación entre ellos Tp χpβ ..=

Tabla 6: Ecuaciones térmicas de estado

Ecuaciones Térmicas de Estado GAS IDEAL RTVp m =. R: constante universal de los gases FACTOR DE

COMPRESIBILIDAD RT Vp

V V

Z m idealm

realm .

)(

)( == diagramas generalizados

ECUACIÓN DEL VIRIAL Z = 1 + B/Vm + C/Vm2+... B’ = B/RT C’ = (C-B2)/ (RT)2 Z = 1 + B’ p + C’ p2+...

VAN DER WAALS ( ) RTbV

V ap m m

=−  

   

 + .2

cc

cc

pRTb pTRa

8/ 64/27 22

= =

REDLICH-KWONG

( ) ( ) RTbVbVVT ap m

mm

=− 

  

 +

+ .2/1 cc

cc

pRTb pTRa

/08664.0 /42748.0 5,22

= =

Vm: volumen molar

8

Diagrama generalizado de compresibilidad

9

Tabla 7: Propiedades termodinámicas del agua saturada. Tabla de Temperatura

10

Tabla 8: Propiedades termodinámicas del agua saturada. Tabla de Presión

11

Tabla 9: Propiedades termodinámicas del vapor de agua sobrecalentado

12

Tabla 10: Propiedades termodinámicas del agua líquida comprimida

13

Relaciones termodinámicas

Aplicaciones

14

Diagrama de mollier h-w de aire húmedo

Diagrama psicrométrico

15

Tabla 11: Capacidad calorífica media específica de gases ideales en función de la temperatura

16

Máquina frigorífica de compresión de vapor

Esquema de la instalación. Representación del ciclo y del balance de energía en los diagramas T-s y P-h

Representación gráfica de la exergía destruida en cada elemento de la instalación

Mejora del ciclo por subenfriamiento del refrigerante. Influencia en la exergía destruida en el estrangulamiento

Mejora del ciclo por intercambio de calor regenerativo

17

Máquina frigorífica de compresión de vapor de dos etapas

Esquema de la instalación y diagrama P-h

Máquina frigorífica de Absorción

18

Tabla 12: Propiedades del R-134a saturado. Tabla de temperatura

Tabla 13: Propiedades del R-134a saturado. Tabla de presión

19

Tabla 14: Propiedades del R-134a. Vapor sobrecalentado

20

Diagrama P-h del refrigerante R-11

Temp Pressure Density(L) Density(v) Enthalpy(L) Enthalpy(V)

[C] (kPa) [kg/m^3] [kg/m^3] [kJ/kg] [kJ/kg]

-100 0.026 1747 0.00248 117.5 341.4

-80 0.230 1706 0.0197 133.4 350.3

-60 1.280 1664 0.09946 149.7 359.7

-40 5.088 1622 0.3624 166.2 369.5

-20 15.727 1579 1.038 183 379.5

-10 25.676 1556 1.636 191.4 384.6

0 40.196 1534 2.48 200 389.8

10 60.674 1511 3.634 208.6 394.9

20 88.666 1488 5.17 217.4 400.1

30 125.967 1464 7.169 226.2 405.2

40 174.437 1440 9.718 235.1 410.3

50 236.145 1415 12.92 244.2 415.3

60 313.297 1389 16.88 253.3 420.3

80 523.242 1335 27.63 272.1 429.8

100 823.922 1276 43.26 291.5 438.6

120 1236.228 1210 65.69 311.8 446.4

140 1783.670 1135 98.12 333.1 452.8

160 2490.382 1045 146.9 356.1 457 Propiedades del refrigerante R-11 saturado

Propiedades termofísicas de aire y de helio

21

Propiedades termofísicas del agua saturada

Otras propiedades para el agua saturada ver en páginas 9 y 10 (en Termodinámica Técnica)

22

Ecuaciones para el cálculo de la conducción en régimen estacionario

Fig.16.4

Fig.16.8

Fig. 16.10 23

Definiciones de números adimensionales

24

Ecuaciones de correlación para convección forzada con flujo externo

Ver tabla 17.2 en la página anterior

25

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