Termodinamica-cap-5 - termodinamica PDF

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5-6E Un compresor de flujo uniforme se usa para comprimir helio de 15 psia y 70 °F en la entrada a 200 psia y 600 °F en la salida. El área de salida y la velocidad son 0.01 pies2 y 100 pies/s, respectivamente, y la velocidad de entrada es de 50 pies/s. Determine el flujo másico y el área de entrada. Respuestas: 0.0704 lbm/s, 0.133 pies2

5-7 A una tobera entra aire constantemente a 2.21 kg/m3 y 40 m/s, y sale a 0.762 kg/m3 y 180 m/s. Si el área de entrada de la tobera es 90 cm2, determine a) la tasa de flujo másico por la tobera, y b) el área de salida de ésta. Respuestas: a) 0.796 kg/s, b) 58 cm2

5-9 Una secadora de cabello es fundamentalmente un ducto de diámetro constante, donde se colocan algunas capas de resistencias eléctricas. Un pequeño ventilador succiona el aire y lo impulsa pasando por las resistencias, donde se calienta. Si la densidad del aire es 1.20 kg/m3 en la succión, y 0.95 kg/m3 en la salida, determine el aumento porcentual en la velocidad del aire, al pasar por la secadora

5-12 A través del área de 1 m2, entra aire a un motor de avión a 100 kPa y 20 °C, con una velocidad de 180 m/s. Determine el flujo volumétrico, en m3/s, en la entrada del motor, y el flujo másico, en kg/s, en la salida del motor 5-14 Una bomba aumenta la presión del agua de 70 kPa en la succión, hasta 700 kPa en la descarga. El agua llega a ella a 15 °C, pasando por una abertura de 1 cm de diámetro, y sale por una abertura de 1.5 cm de diámetro. Determine la velocidad del agua en la succión y la descarga, cuando el flujo másico por la bomba es 0.5 kg/s. ¿Cambiarán mucho esas velocidades si la temperatura en la succión aumenta hasta 40 °C?

5-22 Un compresor de aire maneja 6 L de aire a 120 kPa y 20 °C, y lo entrega a 1 000 kPa y 400 °C. Calcule el trabajo de flujo, en kJ/kg, que requiere el compresor. Respuesta: 109 kJ/kg

5-34 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. Respuestas: 606 m/s, 2.74 m3/s 5-37 A una tobera adiabática entra dióxido de carbono, de una manera estacionaria, a 1 MPa y 500 °C, a una razón de 6.000 kg/h, y sale a 100 kPa y 450 m/s. El área de entrada a la tobera es 40 cm2 . Determine a) la velocidad de entrada y b) la temperatura de salida. Respuestas: a) 60.8 m/s, b) 685.8 K

5-49 Por una turbina adiabática pasa un flujo estacionario de vapor de agua. Las condiciones iniciales del vapor son 6 MPa, 400 °C y 80 m/s en la entrada, y en la salida son 40 kPa, 92 por ciento de calidad y 50 m/s. El flujo másico del vapor es 20 kg/s. Determine a) el cambio de energía cinética, b) la potencia desarrollada por la turbina y c) el área de entrada de la turbina. Respuestas: a) 1.95 kJ/kg, b) 14.6 MW, c) 0.0119 m2 5-52 Por una turbina pasa vapor de agua con un flujo constante de 45,000 lbm/h; entra a 1,000 psia y 900 °F, y sale a 5 psia, como vapor saturado. Si la potencia generada por la turbina es 4 MW, calcule la tasa de pérdida de calor del vapor de agua

5-54 A una turbina adiabática entra gas de argón a 1 600 kPa y 450 °C, con una velocidad constante de 55 m/s, y sale a 150 kPa con una velocidad de 150 m/s. El área de entrada de la turbina es 60 cm2. Si la potencia producida por la turbina es 90 kW, determine la temperatura de salida del argón.

5-61 Determine el requerimento de potencia para un compresor que comprime helio de 150 kPa y 20 °C a 400 kPa y 200 °C. El helio entra a este compresor a través de un tubo con sección de 0.1 m2 a una velocidad de 15 m/s. ¿Cuál es el aumento en la potencia de flujo durante este proceso?

5-71E Refrigerante R-134a entra a la válvula de expansión de un sistema de refrigeración a 160 psia como líquido saturado, y sale a 30 psia. Determine la temperatura y los cambios de energía interna a través de la válvula. 5-76 Un flujo de agua caliente a 80 °C entra a una cámara mezcladora a una razón de 0.5 kg/s, y se mezcla con un flujo de agua fría a 20 °C. Se desea que la mezcla salga de la cámara a 42 °C. Calcule el flujo másico de agua fría. Suponga que todos los flujos están a la presión de 250 kPa. Respuesta: 0.865 kg/s

5-84 Un intercambiador de calor de tubos concéntricos con pared delgada, de contraflujo, se usa para enfriar aceite (cp 2.20 kJ/kg · °C) de 150 a 40 °C, a una razón de 2 kg/s, usando agua (cp 4.18 kJ/kg · °C), que entra a 22 °C, a una razón de 1.5 kg/s. Determine la tasa de transferencia de calor en el intercambiador y la temperatura de salida del agua.

TOBERAS Y DIFUSORES

TURBINAS Y COMPRESORES

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Conservación De La Masa

ANaLISIS DE ENERGiA DE SISTEMAS DE FLUJO ESTACIONARIO...