turbina

Hoja 8 de problemas (TERMOTÉCNIA, curso 2010_11 Prof. G.Navascués)
41) Tres kilos de refrigerante R-134a está encerrado en un cilindro a 0.8 MPa y 50ºC.
El refrigerante se enfría y condensa, a presión constante mediante un pistón, hasta
llagar a los 30ºC. Determine la exergía inicial y final del refrigerante y la exergía
destruida en el proceso. Las condiciones de los alrededores son de 0.1 MPa y 30ºC.
(Soluciones: 85.4 kJ, 138.8 kJ y 4.6 kJ).
R − 134a
p = 0.8MPa
42) El radiador de un sistema de calefacción de vapor
20lit
tiene un volumen de 20 litros y se llena con vapor de
p1 = 200kPa
agua sobrecalentado a 200kPa y 200ºC. En este
momento tanto las válvulas de entrada como de salida
T1 = 200º C
del radiador están cerradas. Después de un tiempo se observa que la
temperatura del vapor disminuye a 80ºC como resultado de la transferencia
de calor al aire del cuarto que está a 21ºC. Suponga que los alrededores están a 0ºC. Determine a) la
transferencia de calor al cuarto b) y la máxima cantidad de calor que puede suministrarse al cuarto si el
calor del radiador se suministra a una máquina térmica que acciona una bomba de calor. Suponga que la
máquina térmica opera entre el radiador y los alrededores. (Problema 7.36. Soluciones: 30.3 kJ, 114.8
kJ)
T1 = 50º C
H2O saturada
P=150 kPa
43) Dentro de un cilindro con un pistón contiene 2 litros de agua saturada una presión
constante de 150 kPa. Un calentador de resistencia eléctrica dentro del cilindro se
enciende y realiza trabajo eléctrico sobre el agua en la cantidad de 2200 kJ. Los
alrededores están 25ºC y 100 kPa. Determine a) el trabajo mínimo para llevar a cabo
este proceso y la irreversibilidad la irreversibilidad del proceso real. (Problema 7.39;
soluciones: 437.8 kJ, 1704.5 kJ).
4kJ / kg
44) En una tobera entra aire de forma estacionaria a 87ºC y 700
kPa con una velocidad de 50 m/s y sale con la presión de 95 kPa y 50m / s
velocidad de 300 m/s. El proceso pierde energía térmica a un ritmo de 4 kJ/kg que
llega al ambiente el cual tiene una temperatura de 17ºC. Determine la temperatura
de salida y la irreversibilidad del proceso. (Problema 7.34, soluciones: 39.5ºC y 58.4 kJ/kg)
p1=6MPa
T1=600ºC
vel1=80m/s
300m / s
45) En una turbina adiabática entra vapor de agua a 6 MPa, 600ºC y 80m/s y sale
a 50 kPa, 100ºC y 140 m/s. La potencia de la turbina es de 5 MW. Determine la
potencia reversible y la eficiencia exergética de la turbina. El ambiente está a 25ºC.
(Problema 7.57, soluciones: 5.81 MW, 86.1%)
•
turbina W = 5MW
p2=50kPa
T2=100ºC
vel2=140m/s
46) A un compresor adiabático entra gas argon a 120kPa y 30ºC con una velocidad
de 20 m/s y sale a 1.2 MPa, 530ºC y 80 m/s. El área de entrada del compresor es
de 130 cm2. La temperatura de los alrededores es de 25ºC. Determine la potencia
reversible y la exergía perdida. Datos del argon: R=0.2081kJ/kgK, k=1.667,
Cp=0.5203kJ/kgK. (Problema 7.63, soluciones: 126.2kW, 4.12 kW).
47) Agua líquida a 200 kPa y 20ºC se calienta en una cámara mezclándola
con vapor sobrecalentado a 200 kPa y 300ºC. El agua líquida entra en la
cámara de mezcla a un ritmo de 2.5 kg/s. La cámara tiene pérdidas
térmicas hacia el ambiente de 600 kJ/min; el ambiente tiene una
temperatura de 25ºC. La mezcla sale de la cámara a 200 kPa y 60ºC.
Determine la relación de flujo del vapor sobrecalentado y el potencial de
trabajo desperdiciado en este proceso de mezcla. (Problema 7.70,
soluciones: 0.152kg/s, 88.5 kW).
T1 = 20º C
p = 200kPa
•
m1 = 2.5kg / s
T2 = 300º C
•
Q = 600kJ / min T3 = 60º C
T0 = 25º C
48) En la sección del evaporador de un acondicionador de aire tipo ventana (ver figura) entra aire a 100
kPa y 27ºC a un ritmo de 6 m3/min. El refrigerante del acondicionador es R134a que entra al evaporador a 120 kPa con una calidad de 0.3 a un ritmo de
1
aire 3
2kg/min y sale como vapor saturado a la misma presión. Suponga primero que
R − 134a
las superficies exteriores del acondicionador de aire están aisladas. La
temperatura del exterior es de 32ºC. Determine la temperatura de salida del
2 aire y la irreversibilidad de este proceso. Suponga ahora que el calor que se
transfiere al medio circundante tiene un ritmo de 30 kJ/min y vuelva calcular
la temperatura de salida del aire y la irreversibilidad de este nuevo proceso.
4
(Problema 7.71, soluciones: -15.5ºC, 0.31 kW, -11.2ºC, 0.41 kW).