Mecanica

GUÍA DE EJERCICIOS
IEI-2012
LABORATORIO DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA

Ciclos de refrigeración

1. Una máquina de combustión interna opera con un ciclo de Diesel ideal con aire (R=287 Jkg-1K-1),
k = 1,4). El gas se recibe a 78 kPa y 20°C, la relación de compresión es 15, la temperatura máxima y la presión máxima alcanzada por el fluido es 1500°C y 3,456 MPa respectivamente, determine, enel SI:
a)El volumen específico del aire al final de la compresión adiabática, es decir, su volumen específico mínimo.
b) El calor, referido a la unidad de masa, que se transmite al gas en el proceso a presión constante.
c) El calor, referido a la unidad de masa, cedido por el fluido en el proceso a volumen constante.

2. Un ciclo de Diesel que funciona con aire, en un ciclo reversible, tieneuna relación de compresión r. El gas tiene una temperatura de 26°C al inicio de la compresión adiabática y, al final de la misma, llega a 611°C y 0,5 m3kg-1. Si después de la expansión isobárica la temperatura que alcanza el fluido es 2500°C, determine para dicha expansión:
a) El volumen específico final del gas.
b) El cambio de entropía específica.

3. En un ciclo de Rankine se sabe que laturbina desarrolla trabajo en cada unidad de masa de 521,8 kJ kg-1 cuando la entalpia específica del vapor a la entrada es 2 675.8 [kJ/kg]. La presión del agua a la entrada de la caldera es 1100,32 kPa y en ella recibe una cantidad de calor, asociado a cada unidad de masa, de q = 2592,2 kJ kg-1. Si la presión y el volumen específico del agua en la entrada de la bomba son 2,34 kPa y 0,001 m3 kg-1respectivamente, determine:
a) El trabajo neto, asociado a cada unidad de masa, que entrega el ciclo.
b) La entalpia específica de la sustancia de trabajo cuando entra al condensador y la eficiencia del
ciclo.

4. Un sistema de refrigeración como el que se muestra en la figura, en cascada utiliza refrigerante 22 en la parte del sistema de baja temperatura y refrigerante 134-A en el circuito dealta temperatura. El circuito del refrigerante 22 funciona entre 1,1 y 5 bar. Las entalpías del vapor saturado que sale del evaporador a -39ºC, del vapor sobrecalentado que sale del compresor isoentrópico a 29 ºC, y del liquido que entra al dispositivo de estrangulamiento 0 ºC son 267,37; 304,16 y 78,47 respectivamente. El ciclo ideal del circuito de refrigerante 134-A funciona entre -12ºC y 9 bar.La capacidad de refrigeración del evaporador de baja temperatura es de 5 Ton. Determine
a) los flujos másicos, en kg h-1, en los dos circuitos.
b) la potencia de entrada en ambos compresores, en kw
c) el COP del sistema en cascada.
d) Determine también el COP de un ciclo con un único circuito que utilice refrigerante 134-A entre -40 ºC y 9 bar.

5. Una aplicación de producción de fríodemanda una potencia frigorífica de 100.000 frig/h,
su temperatura de evaporación debe ser -30°C y su temperatura de condensación 40°C. Si
se pretende usar en todos los casos R-22, calcular el trabajo de compresión, el calor de
condensación y el coeficiente de eficiencia energética en los siguientes casos:
a. Ciclo estándar de compresión mecánica simple.
b. Compresión doble directa con enfriadorintermedio, inyección parcial. (Eficiencia del
enfriador intermedio 0.8)
c. Compresión doble directa con enfriador intermedio, inyección total.
d. Compresión doble en cascada.

Mecánica de fluidos

1. Un manómetro de tubo en U se conecta a un depósito cerrado que contiene aire y agua. En el extremo cerrado del manómetro la presión de aire es de 16 psia. Determinar la lectura en elindicador de presión para una lectura diferencial de 4 pies en el manómetro. Expresar la respuesta en psia. Suponer la presión atmosférica normal e ignorar el peso de las columnas de aire en el manómetro.











2. Para el manómetro de tubo inclinado de la figura, la presión en el tubo A es de 0,8 psi. El...