Este documento presenta varios problemas de termodinámica que involucran determinar la fase y propiedades de sustancias como agua, nitrógeno, amoniaco, R-22 y otros refrigerantes bajo diferentes condiciones de presión y temperatura. Se proporcionan tablas de propiedades y fórmulas para calcular volúmenes específicos, calidad, presión de saturación y más. Los problemas deben resolverse determinando si la sustancia se encuentra en estado de líquido comprimido, vapor sobrecalentado o mezcla de lí

1. 3-16 DETERMINE SI EL AGUA EN CADA UNO DE LOS ESTADOS SIGUIENTES ES UN
LÍQUIDO COMPRIMIDO, UN VAPOR SOBRECALENTADO O UNA MEZCLA DE LÍQUIDO
SATURADO VAPOR.
18 MPa. 0.003 m³/Kg
vf= 0.001840 Ø = 0.003 m³/Kg vg= 0.007504
Si Ø es mayor a vf y menor a vg es una Mezcla de líquido saturado y vapor
1 MPa 150°C
Tsta= 179.88 °C
Si Tsat es mayor a la T dada el estado es de Líquido comprimido
200°C, 0.2 m³/Kg
vf= 0.001157 Ø = 0.02 m³/Kg vg= 0.12721
Si Ø es mayor a vf y menor a vg es una Mezcla de líquido saturado y vapor
10 KPa , 10°C
Tsat0 45.81 °C
Si Tsat es mayor a T la dada el estado es de Líquido comprimido
130°C, 200KPa
Psat=270.28 KPa
Si la Psat es mayor a la P dado el estado es de Vapor sobrecalentado
70°C, 1 m³/Kg
vf= 0.001023 Ø = 1 m³/Kg vg= 5.0396
Si Ø es mayor a vf y menor a vg es una Mezcla de líquido saturado y vapor
3-17 DETERMINE SI EL REFRIGERANTE R-22 EN CADA UNO DE ESTADOS SIGUIENTES ES
UN LÍQUIDO COMPRIMIDO, UN VAPOR SOBRECALENTADO O UNA MEZCLA DE
LÍQUIDO SATURADO VAPOR.
50°C, 0.5 m³/Kg R= Vapor Sobrecalentado
1.0 MPa, 20°C R= Líquido comprimido
0.1 MPa, 0.1 m³/Kg R= Mezcla de líquido vapor
50°C, 0.3 m³/Kg R= Vapor Sobrecalentado
-20°C, 200KPa R= Vapor Sobrecalentado
2MPa, 0.012 m³/Kg R= Líquido comprimido
Universidad Politécnica de
Tlaxcala Ingeniería Industrial
Elena Flores Ávila Termodinámica Clave : TER-CV
Ammir Serrano, Francisco Corte.
2° “A” 25/ 02 / 2013

2. 3-18 DETERMINE LA CALIDAD (SI ES SATURADO) O LA TEMPERATURA ( SI ES
SOBRECALENTADO) DE LAS SUSTANCIAS SIGUIENTES EN LOS DOS ESTADOS
QUE SE INDICAN.
Agua en 1: 120°C, 1 m³/Kg; 2: 10 MPa , 0.02 m³/Kg
Estado 1: V=vf+xvg 1m3/kg = 0.001060+x(0.8919-0.001060)
X= 1.12
Estado 2= y=ya+(x-xa)(yb-ya/xb-xa)
Y=326.36°C
Nitrógeno en 1: 1 MPa, 0.03 m³/Kg; 2: 100K, 0.03 m³/Kg
Estado1 : T=125K
Estado 2: V=vf+xvg 0.03 m³/Kg- 0.001452 m³/Kg/0.029764 m³/Kg
X= 0.9
Amoniaco en 1: 0°C, 0.1 m³/Kg; 2: 1000KPa, 0.145 m³/Kg
Estado1: X= 0.1 m³/Kg -0.001566 m³/Kg/ 0.28783 m³/Kg
X= 0.34
Estado 2= T=10°C
3-19 Calcule los siguientes volúmenes específicos:
R-134 a 50°C, calidad 80%
Datos:
T= 50°C
vf= 0.000908 m³ / Kg
vg= 0.015124 m³ / Kg
x = .80
Formula:
vfg = vg-vf
v= vf+ x vfg
Procemiento:
vfg =0.015124 m³ / Kg-
0.000908 m³ / Kg = 0.014216
m³ / Kg
v= 0.000908 m³ / Kg + .80
(0.014216 m³ / Kg )
= 0.0122808m³ / Kg
RESULTADO: = 0.0122808m³ / Kg
Agua a 4 MPa, calidad 90%
Datos:
P= 4MPa
vf= 0.001252m³ / Kg
vg= 0.049778m³ / Kg
x = .90
Formula:
vfg = vg-vf
v= vf+ x vg
Procemiento:
vfg= 0.049778m³ / Kg-
0.001252m³ / Kg= 0.048526
v=0.001252m³ / Kg +. 90
(0.049778m³ / Kg)
= .0449254m³ / Kg
RESULTADO: = .0449254m³ / Kg

3. Metano 140 K, calidad 60%
Datos:
T= 140K
vf= 0.00265 m³ / Kg
vg= 0.09839 m³ / Kg
x = .60
Formula:
vfg = vg-vf
v= vf+ x vg
Procemiento:
Vfg =0.09839 m³ / Kg-
0.00265 m³ / Kg= 0.09574
v=0.00265 m³ / Kg +. 60
(0.09574 ³ / Kg)
= .060094m³ / Kg
RESULTADO: =.060094m³ / Kg
Amoniaco 10°C, calidad 25%
Datos:
T= 10°C
vf= 0.001600 m³ / Kg
vg= 0.20553 m³ / Kg
x = .25
Formula:
vfg = vg-vf
v= vf+ x vg
Procemiento:
Vfg= 0.20553 m³ / Kg-
0.001600 m³ / Kg =0.20393
v=0.001600 m³ / Kg + .25
(0.20393³ / Kg)
= .0525825m³ / Kg
RESULTADO: =.0525825m³ / Kg
3-20 Proporcione la fase y el volumen específico.
a) H2O T=275°C P= 5MPa
Psat = 5.9418MPa P > Psat =
Vapor Sobrecalentado
b) H2O T= -2°C P= 100kPa
Psat = .5177MPa = 517.7kPa P > Psat =
Líquido comprimido
c) Co2 T=267°C P=0.5 MPa
Asumiendo que son gases Ideales sus fases son Vapor Sobrecalentado
d) Aire T=20°C P=200 KPa
Vapor Sobrecalentado
e) NH3 T=65°C P=600 KPa
T >Tc Vapor Sobrecalentado

4. 3-22 DETERMINE LA FASE, LA CALIDAD X SI ES APLIICABLE Y LAS PROPIEDADES
FALTANTES, P O T.
1. H2O T=120°C v= 0.5 m³/Kg
SI Agua saturada V > Vg =.89186 m3/kg por lo tanto = Mezcla Liquido Vapor
x =
(V−Vf)
Vfg
=
(.5−.001060) 𝑚3
𝑘𝑔⁄
.89084 𝑚3
𝑘𝑔⁄
= .56
P = .19853MPa = 198.53kPa
2. H2O T=263K v=200 m³/Kg
SI Agua sólido saturado-vapor saturado
V < Vg = 455.757 m3/kg por lo tanto = Mezcla de solido vapor
T= -10°C P = Psat = .2601kPa
Vi = 1.0891x10-3 m3/kg k=273.15 + °C por lo tanto °C=K - 273.15 = -10.15°C
Vg = 466.757 m3/kg 𝑉𝑖𝑔 = 𝑉𝑔 − 𝑉𝑖 = 466.757 − .0010891 = 466.756 𝑚3/kg
x =
(V−Vf)
Vfg
por lo tanto x =
(V−Vi)
Vig
=
(.2−1.0891x10−3) 𝑚3
𝑘𝑔⁄
466.756 𝑚3
𝑘𝑔⁄
= 4.26x10−4
3-23 ESTABLEZCA LA FASE Y LAS PROPIEDADESFALTANTES DE P, T V Y X.
R-22 T= 10°C v= 0.01 m³/Kg P = 680.7 kPa x=0.27
H2O T= 350°C v= 0.2 m³/Kg P = 1.4 MPa
CO2 T=800K v = 0.75m³/kg P=200 KPa
N2 T=200K v = 0.592 m³/kg P= 100 KPa
CH4 T=190K x=0.75 P = 4.5 MPa 0.0072m³/kg