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• Nicool Portilla

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Ejercicio 6.59 En una turbina adiabática entra vapor a 5MPa y 400°C y sale a una presión de 200KPa. Determine la cantidad de trabajo máxima que esta turbina puede entregar. Respuesta 678.4 KJ/Kg

TERMODINÁMICA

Ejercicio 6.124 Al inicio una lata rígida bien aislada de 5L puede contener refrigerante 12 a 700Kpa y 20°C. Después se hace una grieta en la lata y el refrigerante empieza a fugarse lentamente, Suponga que el refrigerante que permanece en la lata se somete a un proceso adiabático reversible y determine la masa final en la lata cuando la presión disminuye a 240Kpa. Respuesta: 0.432Kg

TERMODINÁMICA

Ejercicio 6.65 Agua líquida a 200 kPa y 20 ºC se calienta en una cámara y se mezcla con vapor sobrecalentado a 200 kPa y 300 ºC. El agua líquida entra a la cámara de mezcla a una relación de 2.5 kg/s, y se estima que la cámara libera calor en el aire de los alrededores a 25 ºC a razón de 600 kJ/min. Si la mezcla sale de la cámara a 200 kPa y 60 ºC, determine: a) La relación de flujo de masa del vapor sobrecalentado. b) La relación de generación de entropía durante este proceso de mezcla.

TERMODINÁMICA

Ejercicio 6.119 Gases de combustión calientes entran en la tobera de un motor de turbochorro a 260 kPa, 747 ºC y 80 m/s, y salen a una presión de 85 kPa. Suponga una eficiencia adiabática de 92 % y trate a los gases de combustión como aire, y determine: a) La velocidad de salida. b) La temperatura de salida.

TERMODINÁMICA

Ejercicio 6.115 Se comprime aire mediante un compresor adiabático de 95 kPa y 27°C hasta 600kPa y 227°C. Suponga calores específicos variables y desprecie los cambios en las energías cinética y potencial, determine. a) La eficiencia adiabática del compresor y b) la temperatura de salida del aire si el proceso fuera reversible.

TERMODINÁMICA

Ejercicio 6.104 Si comprime gas helio de 80 kPa y 20°C hasta 600 kPa a una relación de 0.2 𝑚3 . Determine la potencia de entrada en el compresor, suponga que el proceso de compresión será: a) isentrópico, b) politrópico con n = 1.2; c)isotérmico, y d) politrópico ideal de dos etapas con n = 1.2.

TERMODINÁMICA

Ejercicio 6.100 En una bomba de 10 kW entra agua líquida a una presión de 100 kPa y a una relación de 5 kg/s. Determine la presión más alta que el agua líquida puede tener a la salida de la bomba. Ignore los cambios en la energía cinética y potencial del agua, y suponga que el volumen específico del agua será 0.001𝑚3 /𝑘𝑔. Respuesta: 2 100 kPa

TERMODINÁMICA

Ejercicio 6.149 Vapor a 7 MPa y 500°C entra en una turbina adiabática de dos etapas a una relación de 15 kg/s. Diez por ciento del vapor se extrae al final de la primera etapa a una presión de 1 MPa para otro uso. El resto del vapor se expande adicionalmente en la segunda etapa y sale de la turbina a 50 kPa. Determine la potencia de salida de la turbina, suponga a) que el proceso es reversible y b) que la turbina tiene una eficiencia adiabática de 88 por ciento.

TERMODINÁMICA

Ejercicio 6.136 Un recipiente de acero de 0.2 m3 que tiene una masa de 30 kg cuando está vacío se llena con agua líquida. Al principio, tanto el tanque de acero como el agua se encuentran a 50°C. Después se transfiere calor y todo el sistema se enfría hasta la temperatura de 25°C del aire circundante. Determine el cambio de entropía total en este proceso.

TERMODINÁMICA

Ejercicio 6.145 En un compresor de dos etapas entra aire a 100 kPa y 27 C y se comprime hasta 900 kPa. La razón de las presiones en cada etapa es la misma y el aire se enfría hasta la temperatura inicial entre las dos etapas. Suponga que el proceso de compresión va a ser isoentrópico, y determine la potencia de entrada en el compresor para una relación de flujo de masa de 0.02 kg/s. ¿Cuál sería su respuesta si sólo se usara una etapa de compresión? (Rpta: 4.44 kW, 5.26 kW)

TERMODINÁMICA

Ejercicio 6.150 En una turbina adiabáica de dos etapas entra vapor a 8MPa y 500 C. Se expande en la primera etapa hasta una presión de 2 MPa. Luego se recalienta el vapor a presión constante hasta 500 C antes de que se expanda en una segunda etapa y alcanza una presión de 100 kPa. La salida de trabajo de la turbina es de 40 MW. Suponga una eficiencia adibática de 84 % para cada etapa de la turbina, y determine la relación de flujo de masa requerida del vapor. Muestre también el proceso sobre el diagrama T-S respecto de las líneas de saturación. (Rpta: 36.8 kg/s)

TERMODINÁMICA

Ejercicio 6.152 En una tobera cuya eficiencia adiabática es de 97 por ciento entra gas helio con una baja velocidad y sale a 95 kPa, 80°C y 420 m/s. Determine la presión y la temperatura en la entrada de la tobera.

TERMODINÁMICA

Ejercicio 6.45 Durante el proceso de rechazo de calor isotérmico de un ciclo de Carnot, el fluido de trabajo experimenta un cambio de entropía de -0.6 kJ/K. Si la temperatura del sumidero de energía son 30°C, determine: a) la cantidad de transferencia de calor al sumidero, b) el cambio de entropía del sumidero, y c) el cambio de entropía total en este proceso. Respuestas: a) 181.8 kJ; b) 0.6 kJ/K, c) 0

TERMODINÁMICA

Ejercicio 6.144 Un tanque rígido de 5 m3 contiene aire a 500 kPa y 57°C. Una válvula conectada al tanque se abre y deja escapar el aire hasta que la presión en el interior desciende a 200 kPa. La temperatura del aire durante este proceso se mantiene constante por medio de un calentador de resistencia eléctrica ubicado en el tanque. Determine a) el trabajo eléctrico realizado durante este proceso, y b) el cambio de entropía total en este proceso. Respuestas: a) -1 500 kJ, b) 4.47 kJ/K

TERMODINÁMICA

Ejercicio 6.68 Se comprime aire permanentemente mediante un compresor de 5KW desde 100KPa y17 C hasta 600KPa y 167 C a una relación de 1.6 Kg/min. Durante este proceso hay transferencia de calor entre el compresor y el medio circulante a 17 C. Determine a) La relación de cambio de entropía del aire b) la relación de cambio de entropía del medio circulante y c) la relación de generación de entropía durante el proceso. RPTA: a) – 0.0025 KW b) 0-00331 KW c) 0.00081KW/K.

TERMODINÁMICA

Ejercicio 6.83 Un tanque rígido aislado de 0.5 𝑚3 contiene 0.9 Kg de dióxido de carbono a 100KPa. Después una hélice efectúa trabajo sobre el sistema hasta que la presión en el tanque aumenta a 120KPa. Determine el cambio de entropía del dióxido de carbono durante este proceso, en KJ/K. Suponga calores específicos constantes. RPTA: 0-108 KJ/K

TERMODINÁMICA

PROBLEMA 6.71 Un bloque de 20 Kg de aluminio a 200 ºC se pone en contacto con un bloque de hierro de 20 Kg a 100 ºC en un recinto aislado. Determine la temperatura de equilibrio final y el cambio de entropía total en este proceso.

TERMODINÁMICA

Ejercicio 6.85 Un dispositivo de cilindro-embolo contiene 1.2 Kg de gas nitrógeno a 120 KPa y 27 ºC. Después el gas se comprime lentamente en un proceso politrópico durante el cual P.V1.3 = Cte. El proceso finaliza cuando el volumen se reduce a la mitad. Determine el cambio de entropía del nitrógeno durante este proceso.

TERMODINÁMICA

Ejercicio 6.138 Un dispositivo de cilindro-émbolo contiene 0.5 m3 de gas helio a 150 kPa y 20°C. Después el helio se comprime en un proceso politrópico (𝑃𝑉 𝑛 = constante) hasta 400 kPa y 140°C. Determine a) El cambio de entropía del helio, b) El cambio de entropía de los alrededores, y c) Si este proceso es reversible, irreversible o imposible. Suponga que los alrededores están a 20°C.

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