Question

A una tobera entra vapor de agua a 400 °C y 800 kPa, con una velocidad de 10 m/s, y sale a 300 °C y 200 kPa, mientras pierde calor a una tasa de 25 kW. Para un área de entrada de 800 cm2, determine la velocidad y el flujo volumétrico del vapor de agua en la salida de la tobera

Answer 1

Realizamos un balance de energía

-Qs = m(h2 - h1) + m(V²/2 - V1²/2)

Con las presiones dadas nos dirigimos a la tablas de propiedades termodinámicas en vapor sobrecalentado

P1 = 800 kPa T = 400°C

h1 = 3267.7 kJ/kg

v1 = 0.38429 m³/kg

P2 = 200 kPa T = 300°C

h2 = 3072.1 kJ/kg

v2 = 1.31623 m³/kg

Calculamos el flujo masico,

m =dA1V = A1V/v1

m = 800cm²(1/100)²*10m/s / 0.38429 m³/kg

m = 2.05 kg/s

De la ecuacion de balance de energía

-25kW = 2.05kg/s(3072.1 kJ/kg - 3267.7 kJ/kg) + 2.05kg/s(V²/2 - (10m/s)²/2)

V2 = 606 m/s

Flujo volumetrico

Q = mv2

Q = 2.05kg/s * 1.31623 m³/kg

Q = 2.7 m³/s