Ejercicios Sistemas Abiertos I 2015

1) Las necesidades de agua caliente en una vivienda se satisfacen con un calentador de 60L, cuyas resistencias eléctricas tienen una potencia de 1.6 kW. El tanque de agua caliente esta inicialmentelleno con agua a 80 oC. Alguien toma un baño de regadera mezclando un flujo constante de agua caliente del tanque con un flujo de 0.06 kg/s de agua fría a 20 oC. Después de 8 min de funcionar laregadera se mide la temperatura en el tanque y resulta ser de 60 oC. El calentador permaneció encendido durante el baño, y el agua caliente que se extrajo del tanque se repuso con agua fría, con el mismoflujo. Con base en esta información determine el flujo másico de agua caliente que se extrajo del tanque durante el baño (1,5) y la temperatura promedio de la mezcla de agua que se uso en laregadera en oC (2,0)


2) Aire presurizado que está almacenado en una caverna de 10000 m3 a 500 kPa y 400 K se va a utilizar para accionar una turbina en tiempos de alta demanda de energía eléctrica.Si las condiciones a la salida de la turbina son 100 kPa y 300 K. Determine la generación de entropía de la turbina si esta genera un trabajo de 834 MJ y la presión del aire en la caverna desciende a300 kPa. Suponga que solo la caverna es adiabática. Realice una representación esquemática del proceso, planteen las consideraciones necesarias y los balances de energía para la primera y segundaleyes de la termodinámica en cada volumen de control.

3) En una planta de productos lácteos, se pasteuriza leche que entra a 4 °C, hasta 72 °C, con un flujo volumétrico de 12 l/s, durante 24 horasal día y 365 días por año. La leche se calienta a la temperatura de pasteurización mediante agua calentada en una caldera con quemador de gas natural que tiene una eficiencia de 82 %. La lechepasteurizada se enfría luego mediante agua fría a 18 °C antes de refrigerarla finalmente a 4 °C. Para ahorrar energía y dinero, la planta instala un regenerador que tiene una eficiencia de 82 %. El...