Actividad 7 ciclo 22-1 SR PDF

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ciclo rankie...

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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE MEXICO (UNITEC CAMPUS SUR) CICLO ESCOLAR 2020-2021 ACTIVIDAD 7 MATERIA: TERMODINÁMICA GRUPO: IM04T PROFESOR: PEDRO MENDOZA MAYA FECHA DE ENTREGA: 23/11/21

Actividad 7 ciclo 22-1 Actividad 7 22-1 formulario Principio de continuidad: m= entradas

∑

´ i−¿ m

( )

dm m´ j = dt

j=1 n=salidas

∑

sistema

¿

i=1

m ´ flujo másico. Estado estacionario y una entrada y una salida, tubería, tobera, difusor, compresor, bomba etc.

m ´ 1= m ´2 ρ y volumen especifico v

Densidad

ρ=

1 v

Flujo másico

m ´i

´ i=ρi Veli Ai = m

Veli A i vi

Área circular A i

π Di A i= 4

2

Flujo volumétrico

´ϑi :

´ϑi =Veli Ai Modelo del gas ideal;

PV =mRT Dividiendo entre un tiempo t

Pi

V i mi = RTi t t

Entonces tenemos que el flujo volumétrico ´ϑi

Vi ´ =ϑ i t ´i El flujo másico m

mi ´i =m t

como:

Entonces la ecuación del Modelo del gas ideal queda como;

´ 1 =m´ 1 R T 1 P1 ϑ

Primera ley sistema abierto en estado estacionario, para una entrada y una salida.

´ 1−2 W

´ Q 1−2

Continuidad estado estacionario

∑

salidas

m ´ i−

∑

[ ] dm dt

=0

sistema

m ´ i=0

entradas

Primera ley para un sistema abierto en estado estacionario, para una entrada y una salida.

m ´f

[(

( Vel2 ) 2

)(

2

+ g z 2+u 2+ P2 v 2 −

( Vel1 )

)]

2

´ 1−2 + g z1 +P1 v 1 =Q´ 1−2− W

2

Entalpia especifica h

h=u+ pv m ´f

[(

( Vel2 ) 2

2

)(

+ g z 2+h2 −

( Vel1 )

)]

2

2

+ g z 1+h1 =Q´ 1−2−W´ 1−2

Primera ley sistema abierto estado estacionario para n entradas y n salidas.

∑

sálidas

´i m

(

)

(

)

Vel2 Vel2 ´ ´i +gz + h − ∑ m + gz + h =Q´ − W 2 2 i entradas i

Primera ley de la termodinámica para un sistema abierto:

∑ m´ i sálidas

(

2 Vel2 ´ −W ´ ´ i Vel + gz +u+ pv =Q + gz +u+ pv − ∑ m i entradas i 2 2

)

(

)

Entalpia especifica h

h=u+ pv

A un tubo de 28 cm de diámetro entra refrigerante 134a, a las condiciones constantes de 200 kPa y 20 °C, con una velocidad de 5 m/s. El refrigerante gana calor al pasar, y sale del tubo a 180 kPa y 40 °C. Determine a) el flujo volumétrico del refrigerante en la entrada, b) el flujo másico del refrigerante, y c) la velocidad y el flujo volumétrico en la salida. d) la taza de transferencia de calor que gana el refrigerante:

1.

D 1=28 cm =0.28 m P=200 kPa y T =20° C m Vel=5 0

D 2=28 cm =0.28 m P=180 kPa y T =40 °C

2. A una tobera entra aire constantemente a 300 kPa, 470K y 45 m/s, y sale a 100 kPa y 180 m/s. El área de entrada de la tobera es 110 cm2. Determine: a) el flujo másico por la tobera b) la temperatura del aire a la salida y c) el área de salida de la tobera. Respuestas: a) 1.09 kg/s, b) 185 °C, c) 79.9 cm2 Tobera:

P=300 kPa y T =470 K m Vel=45.0 s

P=100 kPa m Vel=180 s

Vel2 ≫ Vel1 3. Una turbina de vapor trabaja con vapor de agua a 1.6 MPa y 350 °C y una velocidad de 90m/s en su entrada, y vapor saturado a 30 °C y 60m/s en su salida. El flujo másico del vapor es 16 kg/s y la turbina produce 9.0MW de potencia. Determine: a) el cambio de energía cinética, b) el área de la entrada b) la rapidez con que se pierde calor a través de la carcasa de esa turbina .

P=1.6 MPa T =350 °C m Vel=90 s D=60 cm =0.6 m

T =60 °C vapor sat Vel=60

m s

4. Se diseña una unidad de intercambiador de calor con agua helada, para enfriar 5 m3/s de aire a 100 kPa y 30°C, hasta 100 kPa y 18°C, usando agua helada a 8 °C. Si tasa de flujo es 2 kg/s. Determine: a) la tasa de transferencia de calor y b) la temperatura máxima del agua a la salida,

5. En un intercambiador de calor de tubo y coraza entran 7.5 kg/min de refrigerante 134a a 14 bar y 90 °C por la coraza, y sale 13. bar como vapor saturado. Agua líquida entra en el tubo de 2 cm de diámetro a 10 °C y sale a 30 C y 7 bar. Calcule: a) la rapidez de transferencia de calor desde el refrigerante 134a hacia el al agua b) el gasto másico de agua, y c) la velocidad del agua en el tubo.

6. Una turbina adiabática entra vapor a 12.5MPa y 700°C y una velocidad de 120 m/s, sale a 50kPa como una mezcla líquido-vapor con una calidad de x=0.95 y una velocidad de 30 m/s. Si la salida de potencia de la turbina es de 3.5 MW, determine: a) El cambio de energía cinética en J/kg b) El flujo másico requerido de vapor sobrecalentado. c) El área de entrada, (cm2)...