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• Luis David Urbina Chavez

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO 6.3. Un ciclo de potencia auxiliar de turbina de gas desarrolla una potencia de 4.400kW y tiene un rendimiento térmico de 22 por 100. Determínese (a) la velocidad de consumo de combustible en 1/min, si la energía cedida por el combustible es 43.500 kJ/kg y su densidad 0.82 g/com 3, y (b) el coste en dólares de 8 horas de funcionamiento si el coste del combustible líquido es 0.3 dólares por litro.

6.11. Los recipientes de cocinado en una planta de procesado de alimentos deben calentarse hasta 120 °C. Una compañía propone utilizar el acoplamiento de agua subterránea-bomba de calor que es accionada mediante una turbina de vapor de agua. El vapor entra en la turbina suministra 45 hp a la bomba de calor que utiliza la energía del agua subterránea a 20 °C. El COP de la bomba de calor es, en estas TERMODINÁMICA condiciones, 3.0. Determínese (a) el flujo másico de vapor de agua en kg/s necesario para mover la turbina, y (b) el flujo de calor transferido a los recipientes de cocinado.

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6.20. Un motor térmico internamente reversible recibe una cantidad de calor de 4.000 kJ a 337 °C y cede calor a la temperatura del punto triple del agua. Calcúlese (a) el rendimiento térmico, y (b) el trabajo neto de salida en kJ. Si el rendimiento térmico de un motor irreversible es el 70 por 100 del rendimiento del motor térmico reversible. (c) obténgase el tanto por ciento de variación del calor cedido, para el mismo calor recibido y las mismas temperaturas del fluido. TERMODINÁMICA

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6.31 Dos motores térmicos internamente reversibles están dispuestos en serie. El primer motor térmico A recibe calor a 927 °C y cede calor a una temperatura T. El segundo motor térmico Recibe calor a la temperatura T a la que lo ha cedido el primer motor y, a su vez, cede calor a 27 °C. Calcúlese la temperatura Ten grados Celsius para una situación en la que (a) de los dos motores se obtiene el mismo trabajo, y (b) los rendimientos térmicos de ambos motores son iguales. TERMODINÁMICA

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6.40. Una maquina frigorífica congela 0.80 kg de agua líquida a 0 °C. La potencia suministrada es 400 W, y la temperatura a la que el fluido de trabajo cede el calor es 24 °C. Si la maquina frigorífica real tiene un COP que es la cuarta parte del correspondiente a una maquina frigorífica reversible, determínese el tiempo requerido, en minutos. La entalpia de solidificación del agua vale 333.4 kJ/kg.

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6.50. Una bomba de calor internamente reversible que recibe calor de la atmosfera a -10 °C debe suministrar calor a 22 °C a un edificio. El flujo de pérdidas de calor a través de las paredes del edificio se estima en 0.64 kW por cada kelvin de diferencia de temperaturas entre el interior y el exterior del edificio. Obténgase (a) la potencia requerida, en kW, para accionar la bomba, y (b) el COP del dispositivo. Ahora la misma bomba de calor se utiliza para enfriar el edificio en verano. Para la misma temperatura del edificio, el mismo flujo de calor de aporte de 0.64 kW por grado de diferencia de temperaturas, y la misma potencia suministrada, obténgase (c) la temperatura mínima permitida para la cesión del calor, en grados Celsius, y (d) el COP del dispositivo de enfriamiento cuando la temperatura a la que se cede el calor esta 10 °C por encima de la temperatura TERMODINÁMICA correspondiente al funcionamiento reversible.

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6.59. Una bomba de calor internamente reversible se utiliza para suministrar 120.000 kJ/h a un edificio. La atmosfera exterior es la fuente fría, y la temperatura más baja del ciclo es -8 °C. El calor se suministra al edificio a 26 °C. Obténgase (a) el flujo de calor desde el aire exterior, en kJ/h, (b) la potencia que es necesario suministrar, en kW. (c) Si una bomba de calor real tiene un COP que es el 40 por 100 del valor teórico, determínese el coste, en dólares, de 2h de funcionamiento si la electricidad cuesta 9.4 centavos/kWh.

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6.67. Un motor térmico internamente reversible funciona entre las temperaturas de admisión y cesión del calor de 600 y 40 °C. Parte del trabajo generado por el motor térmico se utiliza para mover una maquina frigorífica internamente reversible que funciona entre las temperaturas de 40 y -20 °C. El calor suministrado al motor es 2.100 kJ y el trabajo neto de salida (el trabajo del motor menos el consumido por la maquina frigorífica) es 370 kJ. Determínese (a) el calor transferido a la maquina frigorífica a -20 °C, y (b) el calor neto transferido a 40 °C, en kJ.

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