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BALANCE DE ENERGIA EN SISTEMAS ABIERTOS
(ESTADO ESTACIONARIO)

APLICACIÓN DEL DIFUSOR:
1. El difusor de un motor de reacción debe bajar la energía cinética del aire que entra al compresor del motor, sin interacciones de trabajo o calor. Calcule la velocidad a la salida del difusor, cuando entra el aire a 100kPa y 20 oC, con una velocidad de 500 m/s, y el estado en la salida es 200 kPa y 90oC.















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En la tabla A-2b: (20+90)/2 = 55oC + 273= 328 K⟹ cp= 1.007kJ/kg.K



PRESENTADO POR: CAROLINA RICAURTE R.
5-22 Un compresor de aire maneja 6L 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.
5-29 Aun difusor adiabático entra aire a 80 kPa y 127°C,al flujo constante de 6 000 kg/h, y sale a 100 kPa. La velocidad de aire baja de 230 a 30 m/s al pasar por el difusor. Calcule a) la temperatura del aire a la salida, y b) el área de salida del difusor.
5-30 A una tobera entra aire constantemente a 300 kPa, 200°C y 45 m/s, y sale a 100 kPa y 180 m/s. El área de entrada de la tobera es 110 cm2. Determine a) el flujo másico por la tobera, b) latemperatura del aire a la salida y c) el área de salida de la tobera. Respuestas: a) 1.09 kg/s, b) 185°C, c) 79.9 cm2.
5-32E En una turbina de gas, los estatores se diseñan de tal manera que aumentan la energía cinética del gas que pasa por ellos adiabáticamente. El aire entra a un conjunto de esas toberas a 300 psia y 700]°F, a la velocidad de 80 pies/s, y sale a 250 psia y 645°F. Calcule lavelocidad a la salida de las toberas.
5-33 El difusor de un motor de reacción debe bajar la energía cinética del aire que entra al compresor del motor, sin interacciones de calor o trabajo. Calcule la velocidad a la salida de un difusor, cuando entra a él aire a 100 kPa y 20°C, con una velocidad de 500 m/s, y el estado en la salida es 200kPa y 90°C
5-34 A una tobera entra vapor de agua a 400°C y800 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.
5-35 A una tobera adiabática entra vapor a 3 MPa y 400°C, con una velocidad de 40 m/s, y sale a 2.5 MPA y 300 m/s. Determine a) latemperatura de salida y b) la relación del área de entrada a la de salida, A1/A2.
5-42 Considere una tobera a la que le entra vapor de agua de una manera estacionaria a 4 MPa y 400°C, con una velocidad de 60 m/s y sale a 2 MPa y 300°C. El área de entrada de la tobera es 50 cm2, y la tobera pierde calor a la tasa de 75 kJ/s. Determine a) el flujo másico del vapor de agua, b) la velocidad deese vapor a la salida y c) el área de salida de la tobera.
5-47 Refrigerante R-134a entra a un compresor a 100 kPa a -34°C, con un flujo de 1.35m3/min, y sale a 800kPa y 60°C. Determine el flujo másico de R-134ª, y la entrada de potencia al compresor.
5-48 Refrigerante 134ª entra a un compresor a 180 kPa como vapor saturado, con un flujo de 0.35 m3/min, y sale a 700 kPa. La potenciasuministrada al refrigerante durante el proceso de compresión 2.35 kW. ¿Cuál es la temperatura de R-34ª a la salida del compresor? Respuesta: 48.8°C.
5-49 Por una turbina adiabática pasa un flujo estacionario de vapor de agua. Las condiciones iníciales del vapor son 6MPa, 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.
5-51 Considere una turbina adiabática a la que entra vapor de agua a 10 MPa y 500°C, y sale a 10 kPa, con 90 por ciento de calidad. Despreciando los cambios de energía cinética y potencial, determine el flujo másico...