Ejercicios termodinamica

1. Un compresor rotatorio es un equipo que comprime y suministra gas a una presión moderada y en grandes caudales.

Si el compresor está perfectamente aislado deduzca la ecuación paradeterminar el trabajo requerido para su operación.

AIRE

AIRE

Desarrollo

Balance de Energía
Suponemos que el sistema esta en estado estable

0
d/dt (MS µS)=F1(h + ½ v2 + gz)1 + Q–W- F2 (h + ½ v2 +gz)2

Balance de materia (lo que entra es igual a lo que sale)

F1=F2

Supuestos: despreciamos la energía potencial.
Debido a condiciones de aislamiento Q= 0

Luego nos queda el balance

0 0 0
0 =F (h +1/2 v2 +gz)1 + Q – W – F (h +1/2 v2 + gz)2

W = -( h2 –h1)- - Ecinetica
-La energía cinetica no la despreciamos puesto que el problema dice que la sustancia sale en grandes caudales.

2. En una turbina operada con aire, el gas fluye a 5 kg/s: El aire entra a laturbina a 5 bar; 527 º C y v = 120 m/s; y sale 1 bar; 227 º C con v = 250 m/s. Determinar la potencia de la turbina.

Desarrollo

Suponemos que el sistema esta en estado estable

0d/dt (MS µS)=F1(h + ½ v2 + gz)1 + Q –W- F2 (h + ½ v2 +gz)2

Suponemos que: por características de la turbina es adiabática por lo tanto Q = 0 .
Despreciaremos la energíapotencial.

0 0 0
0 =F (h +1/2 v2 +gz)1 + Q - W – F (h +1/2 v2 + gz)2

Luego

W = F [ (h1 – h2) +(1/2 v21 – ½ v22) ]W = F [ -(h2 – h1 ) – (½ v22 - ½ v21 ) ecuación 1

Ahora calculamos la entalpia de acuerdo a condiciones de entrada y salida de la presión y temperatura, mediante tabla de aire de libroPerry

h1 = 822.6 (KJ/kg) y h2 = 503.4 (KJ/kg)

h = h2 - h1 = -319.2 (KJ/kg)

Calculamos energia cinetica

Ec = ½ (v22 - v21) = ½ ( 2502 – 1202 ) = 24050 (m2 / s2)

Reemplazamos...