Hoja 4

Hoja 4 de problemas (TERMOTÉCNIA, curso 2010-11, Prof. G. Navascués)
15) Vapor saturado de refrigerante 12 entra de forma continua en un difusor a una velocidad de 140 m/s
y una presión de 700kPa; el refrigerante sale del difusor a 800 kPa y 40 ºC. El refrigerante, mientras
circula por el difusor, absorbe energía térmica del exterior a un ritmo de 3 kJ/s. El área (A) de salida del
difusor es el 1.8 veces el área (a) de su entrada.
1. Determine la velocidad de salida (solución: 71.0 m/s).
2. Determine el flujo total de masa (solución: 60.0 kg/s).
3. Determine las áreas de entrada y salida (solución: 107 cm2, 193 cm2).
4. Determine el flujo total de volumen, de entrada y de salida (solución: 1.50m3/s, 1.37m3/s).
5. Determine la densidad de flujo de masa, de entrada y de salida (sol: 5607kg/sm2, 3109 kg/sm2).
6. Sitúe en los diagramas pV, TV y pT los estados de entrada y salida del refrigerante.
16) En un compresor se comprime aire es comprimido desde condiciones normales (100 kPa y 22 ºC)
hasta 1MPa. Para que no se eleve demasiado la temperatura se hace circular agua en el interior del
compresor consiguiendo que el aire pierda 16 kJ por cada kilogramo de masa de aire entrante. El flujo de
entrada de aire es de 150 m3/min y la potencia del compresor es de 500 kW. [R=0.2870 kJ/kgK].
1. El aire en estas condiciones es ideal ¿por qué?
2. Determine el flujo total de masa (solución: 2.95 kg/s).
3. Determine la temperatura de salida (solución: T=173 ºC).
4. Determine el flujo de volumen de salida (solución: 23 m3/min).
5. Sitúe en el diagrama pV, TV y pT los estados de entrada y salida del aire.
17) En una central eléctrica, con turbina de gas, es necesario precalentar el aire que entra en la caldera.
Para ello se utiliza un intercambiador de calor (que se llama regenerador) en donde el aire intercambia
energía térmica con los gases de escape de la caldera. El aire entra al regenerador a 1 MPa y 550 K con
un flujo de 800 kg/min. El calor transferido es de 3200kJ/s. Los gases de escape entran en el
intercambiador a 140 kPa y 800 K y salen a 130 kPa y 600 K. Considere los gases como si fuera aire.
1. Determine el flujo de los gases (solución: 14.89 kg/s).
2. Determine la temperatura de salida del aire (solución: 775 K).
18) Una cierta cantidad de refrigerante 12 es estrangulado en una válvula desde el estado líquido
saturado a 800 kPa hasta una presión de 140 kPa.
1. Determine el cambio de temperatura (solución: 54 ºC).
2. Determine el cambio de energía interna por unidad de masa (solución: 4.6 kJ/kg).
3. Sitúe en el diagrama pV los estados de entrada y salida del refrigerante.
19) Considere el uso de una secadora de pelo en condiciones normales, es decir temperatura ambiente
(22 ºC) y presión atmosférica usual (100 kPa). El aire (gas ideal) de salida de la secadora tiene una
temperatura de 47 ºC. La secadora es esencialmente un tubo cilíndrico de 60 cm2 de sección. En el
interior hay una resistencia que consume de 1200 W y un ventilador de consumo despreciable. También
despreciamos el calor perdido a través del las paredes del secador. Desprecie los cambios de energía
cinética como es usual en estos casos.
1. Determine el flujo de volumen de aire de entrada (solución: 0.04045 m3/kg).
2. Determine la velocidad de salida del aire (solución: 7.313 m/s).
3. Compare el cambio entalpía con el de la energía cinética y deduzca si ha sido acertada la
hipótesis de despreciar los efectos de la energía cinética.