Universidad: Fermn Toro

Universidad: Fermn Toro

Asignatura: Termodinmica y Mquinas Trmicas

Profesor: Ing. MSc. Fernando Jos Rivas

Ejercicios Propuestos

1era ley de la Termodinmica

1.- En una tobera aislada entra vapor a

2

7

cm

kgf

, 204 C (

2

lg

100

p

lbf

y 400 F) con una velocidad de

seg

pie

seg

m

200

61

. Sale a una presin de

2

4

.

1

cm

kgf

y con una velocidad de

seg

pie

seg

m

200

610

. Determinar la temperatura final si el vapor es sobrecalentado, o la calidad si es

saturado al salir.

2.- El radiador de un sistema de calentamiento tiene un volumen de 20 lts. Cuando se llena con vapor saturado de

2

41

.

1

cm

kgf

se le cierran todas las vlvulas. Cunto calor habr sido transmitido al cuarto cuando la presin del vapor sea de

2

7

.

0

cm

kgf

?

3.- Una caldera tiene un volumen total de 2.27 m3 . Inicialmente contiene 1.51m3 de agua en la fase lquida y 0.76m3 en fase vapor, en equilibrio a 1 atm. Se enciende la caldera y se transmite calor al agua y al vapor. Mientras tanto, las vlvulas de entrada y salida de la caldera permanecen cerradas. La vlvula de seguridad escapa cuando la presin llega a

2

3

.

56

cm

kgf

. Cunto calor se transmite a agua y al vapor antes que abra la vlvula d seguridad?

4.- En un cilindro tapado con un mbolo sin friccin, que ejerce una presin de

2

05

.

7

cm

kgf

, estn contenidos 2.27 kgm de agua a 15.6 C. Se transmite calor al agua lentamente, hasta que el mbolo llega al tope; el volumen dentro del cilindro es entonces 0.424 m3 . Despus se aade ms calor al agua hasta que existe como vapor saturado.

Encontrar la presin final en el cilindro y la transmisin de calor y trabajo efectuado durante el proceso.

Muestre el proceso en un diagrama T V

5.- Se comprime vapor de agua en un compresor centrfugo. Las condiciones a la entrada son de vapor saturado y seco a 37.8C y las condiciones de salida son

2

35

.

0

cm

kgf

y 204 C. Durante el proceso de compresin se transfiere calor del vapor a razn de

hr

kcal

504

. El flujo de vapor es de

hr

kgm

136

. Calcular la potencia requerida para mover el compresor.

6.- Qu cantidad de calor hay que comunicar a un recipiente rgido de 0.3 m3 que contiene agua a 200 C para que la temperatura final alcance los 800 C?. La presin inicial es 1 MPa.

7.-Se tiene vapor de agua a 9000 kPa y 600 C, que experimenta un proceso de estrangulamiento de manera que su presin queda reducida a 400 kPa. (a) Qu temperatura cabe esperar que tenga tras el estrangulamiento? Y (b) Qu relacin de reas se necesita para que la variacin de energa cintica sea cero?

8.- Las condiciones de entrada de un compresor de aire son 50 kPa y 20 C. Se necesitan 5 kW para comprimir el aire hasta 400 kPa. Estmese el flujo msico despreciando la transferencia de calor y las variaciones de las energas cintica y potencial. Supngase que el proceso es adiabtico.

9.- En la turbina de una planta de potencia entran

seg

lb

30

de vapor sobrecalentado a 800 psia y 1000 F. Sale vapor saturado a 5 psia. Si la potencia desarrollada es de 10 MW, obtngase el calor transferido por unidad de tiempo.

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