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UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO
FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA
INGENIERÍA MECÁNICA - ELECTROMECÁNICA
CON ACREDITACIÓN AL
PRÁCTICA DE TERMODINÁMICA TÉCNICA I
1. Un dispositivo cilindro – émbolo contiene agua para llevar a cabo un ciclo de un motor térmico de
Carnot. Desde un estado inicial de líquido saturado a 500 ºF, el fluido se expande en forma isoterma
hasta que la presión alcanza 600 psia. A este proceso le sigue una expansión isoentrópica hasta 200
ºF. Determinar para el ciclo, a) El rendimiento térmico, b) El calor suministrado, c) El calor cedido,
d) El trabajo durante la expansión isentrópica, todo en kJ/kg.
2. Un ciclo de CARNOT trabaja con 0.98 kg/s de aire entre los límites de temperatura de 21 ºC y 260
ºC. La presión al principio de la expansión isotérmica es de 26 bar abs. Y al final de la expansión
isentrópica la presión es de 1 bar abs. Con k = 1.4. Calcular; a) El calor suministrado y calor
rechazado, b) Potencia del ciclo, c) El rendimiento térmico del ciclo, d) presión media del ciclo.
3. Una máquina frigorífica funciona según un ciclo inverso de Carnot entre unas temperaturas del
evaporador y del condensador de - 4 ºC y 32 ºC respectivamente. El fluido de trabajo es
tetrafluoretano (CH2FCF3), llamado Refrigerante R-134a, que pasa de vapor saturado a líquido
saturado al atravesar el condensador. Determinar; a) El coeficiente de actuación, b) La calidad del
fluido al finalizar el proceso de expansión, c) El trabajo suministrado al compresor, en kJ/kg, d) El
flujo másico necesario si la potencia de entrada al compresor es 2 kW.
4. Un ciclo ideal de STIRLING con regeneración perfecta, que utiliza un gas ideal monoatómico como
sustancia de trabajo, opera entre los límites de temperatura de 500 ºC y 50 ºC. Las presiones máxima
y mínima durante el ciclo, son de 1 MPa y 101 kPa, determinar; a) la eficiencia térmica del ciclo, b)
la cantidad de calor añadido, en kJ/kmol, c) el trabajo neto desarrollado, en kJ/kmol.
5. Una tonelada de agua líquida a 80 ºC se introduce en una habitación perfectamente aislada y sellada
de 4 x 5 x7 m que inicialmente está a 20 ºC y 100 kPa. Considerando calores específicos constantes
para el aire y el agua a temperatura ambiente, determine: a) La temperatura de equilibrio final en la
habitación y b) El cambio de entropía total durante este proceso, en kJ/ºK.
6. Un dispositivo aislado de cilindro-embolo contiene inicialmente 0,02 m3 de mezcla de líquido y
vapor saturado de agua con una calidad de 0,1 a 100 ºC. Posteriormente algo de hielo a – 18 ºC se
deja caer en el cilindro. Si este contiene líquido saturado a 100 ºC cuando el equilibrio térmico se
establece, determine a) La cantidad de hielo agregado y b) la generación de entropía durante este
proceso. La temperatura de fusión del hielo a la presión atmosférica con 0 ºC y 333,7 kJ/kg.
7. Dos cubos de hielo, cada uno de 0,2 kg con una temperatura de -10 ºC, se agregan en 3 litros de
agua que está a 20 ºC en un recipiente aislado. ¿Cuál es la temperatura de equilibrio del agua? Utilice
(cp)hielo= 2,1 [kJ/kg ºC] densidad del hielo 917 kg/m3. Determine la entropía generada.
8. Un flujo de vapor de agua entra a una turbina con una presión de 30 bar, una temperatura de 400ºC y
una velocidad de 160 m/s. El vapor sale saturado a 100ºC y con una velocidad de 100 m/s. En
situación estacionaria, la turbina produce un trabajo igual a 540 kJ por kilogramo de vapor que la
atraviesa. La transferencia de calor entre la turbina y su entorno tiene lugar a una temperatura media
en la superficie externa de 350 ºK. Determínese la entropía generada por kilogramo de vapor que
atraviesa la turbina, en kJ/kg ºK. Despréciese la variación de energía potencial entre la entrada y la
salida.
Fecha de presentación: Segundo Examen parcial, lunes 30 de abril de 2012 a hrs.
Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani
Email: [email protected]
8:30 a.m.