Solucionario De Termodinamica

1. Para el siguiente sistema mostrado en la figura y que consta de dos recipientes metálicos rígidos, bien aislados y separados por un tabique adiabático, calcule:

A
8kg
B
25oC
La temperatura inicial de la masa A, que es igual a 8kg, si después de retirado el tabique el sistema queda todo a 80oC. Considere que inicialmente la masa B estaba a 25oC y que la masa total del sistema es de 10Kg.∆Ec=∆Ep=0. Ambas masas son de la misma sustancia y su energía interna específica se puede evaluar según u=0,7TkJ/kg. No considere la masa de los recipientes metálicos.

2. Sería posible que el proceso experimentado en una turbina de vapor a través de la que fluye una masa de 6 kg/s fuera real si se dice que el vapor tiene una entalpía a la entrada de 3350kJ/kg, a la salida de 2710kJ/kg yproduce una potencia de 3828,5kW. Se conoce que la turbina a través de su aislamiento térmico pierde 600kJ a cada minuto de forma constante. Considere que ∆ec=1750m2/s2 y ∆Ep=0.

3. Para el sistema mostrado en la figura que consta de una turbina y un calentador de agua isobárico, ambos aislados térmicamente, determine:
a. Valor de la entalpía a la salida de la turbina (punto 2).
b. Potencia dela Turbina en MW. Desprecie el cambio en energía cinética y potencial gravitatoria.
c. Flujo de masa de agua a través del calentador en kg/s (punto 3).
d. Calor cedido por el vapor en el calentador en kW.
20kg/s 1
60bar
400oC
2
X2=90%
200oC
Líquido Saturado
5
3
ma
2bar
30oC
4
2bar
110oC
W
Calentador de agua
Turbina

4. Para el siguiente sistema mostrado enla figura que consta de un calentador isobárico de vapor y una turbina, aislados ambos térmicamente, determine:
a. Flujo de masa de vapor a la entrada de la turbina en kg/s. (punto 2).
b. Valor de la calidad del vapor a la salida de la turbina (punto 5).
c. Potencia de la turbina en MW. Desprecie la variación de energía cinética y potencial gravitatoria.
d. Calor absorbido por elvapor en el calentador en kW.

380oC
2
3
h3=900kJ/kg
mg=30kg/s
5
60kPa
h5=2400kJ/kg
W
Turbina
Vapor saturado 1
60bar
4
h4=400kJ/kg
Calentador de vapor

5. Para el siguiente sistema mostrado en la figura que consta de un mezclador isobárico de vapor aislado térmicamente y una tobera, determine:
a. Velocidad del vapor a la salida de latobera m/s (punto 4).
b. Flujo de masa de vapor a la entrada del mezclador (punto 1).
c. Temperatura del vapor a la salida de la tobera (punto 4).
3

350oC
c3=0

2
2kg/s
Vapor Sobrecalentado
4000C

4
8bar
X=0,9
Tobera
Vapor X=0,9 1
60bar
q=98kJ/kg
Mezclador a 60bar

6. Para el siguiente sistema mostrado en la figura que consta de unatobera y un mezclador de vapor, ambos aislados térmicamente, determine:
a. Velocidad del vapor a la salida de la tobera m/s (punto 2).
b. Flujo de masa de vapor a la entrada del mezclador (punto 2) si el área de salida de la tobera es de 5cm2.
c. Temperatura del vapor a la salida del mezclador (punto 4). Desprecie la variación de energía cinética y potencial en el mezclador.
160bar
400oC
c1=5m/s

3
3kg/s
Vapor Sobrecalentado
2500C

2

8bar
X=0,9
Tobera

4

8bar
Mezclador a 8bar

7. 3kg/s de vapor se estrangulan en una válvula desde 10bar y saturado seco hasta 5bar como se muestra en la figura. Posteriormente el vapor entra a una intercambiador de calor donde se usa como agente calefactor de un flujo de 0,2l/s de agua desde25oC hasta 95oC. La densidad del agua es de 1000kg/m3 y su calor específico es 4,186kJ/kgK. Determine el estado del vapor a la salida del calentador así como la entropía generada en la válvula y en el calentador.
10bar 3kg/s
Saturado
0,2kg/s agua 25oC
95oC
5bar
5bar
1bar
1bar

8. Un mezclador recibe dos corrientes de aire según se muestra en la figura. Considere adiabáticos al...