reingenieria

► 1._ Una turbina adiabática que opera de manera estable entra aire a 900 kPa y 450 oC con una velocidad de 80 m/s y sale a 150 kpa con una velocidad de 150 m/s, el area de entrada de la turbina es de 60 cm2, si la salida de potencia es de 250 kW. Determine la temperatura de salida del aire en oC.

Respuesta:
El valor mas cercano de acuedo con sus calculo es:

a) 343 oC b) 381 oCc) 346 oC d) 339 oC e) Ninguna dada.
Solucion:
Análisis:
1._ Proceso adiabático 
2._ Sistema de flujo estable 
3._ Sistema de corriente única 
4._
Balance enegético:
pero ; y en donde por lo tanto al sustituir en la ecuación queda: , ahora sustituyendo en la ecuación tenemos: de aquí despejamos T2:
Entrada:
Pe = 900 kPa.
Te = 450 oC + 273 = 723 K
Ve = 80m/s
Ae = 60 cm2. Salida:
Ps = 150 kPa
Vs = 150 m/s


Calculo del cambio de energia cinetica:


Calculo de flujo másico:
debemos calcular el volumen específico de entrada aplicando la ecuacion de estado de los gases ideales Pv = RT 


Determinamos el Cp a la temperatura de 723 K, para el aire de cauerdo con la tabla A – 2b debemos interpolar:

T[K] Cp[kJ/kg.K]
700 1,075723 Cp
750 1,087





► 2._ Una tobera aislada entra vapor a 1600 kPa, 400 oC y 61 m/s, sale a 100 kPa y 700 m/s. Determine I) el cambio de entalpia, II) la variación del volumen especifico y III) flujo masico sabiendo que el area de salida es de 30 cm2.

Respuesta:
El valor mas cercano de acuedo con sus calculo es:

I) a) 240 kJ/kg b) –267 kJ/kg c) – 243 kJ/kg d) 243kJ/kg e) Ninguna dada.

II) a) 2,3 m3/kg b) 2,2 m3/kg 2,5 m3/kg c) d) 2,1 m3/kg e) Ninguna dada.

III) a) 0,830 kg/s b) 0,926 kg/s c) 0,825 kg/s d) 0,842 kg/s e) Ninguna dada.
Solución:
Análisis:
1._ Sistema de flujo estable 
2._ Sistema de corriente única 
3._ ; y
Balance energético:


Entrada:
Pe = 1600 kPa.
Te = 400 oC
Ve = 61 m/s Salida:
Ps = 100 kPa
Vs =700 m/s
As = 30 cm2 = 0,003 m2.

A la presión de 1600 kPa tenemos que la Ts = 198,3 oC al comparar con la temperatura de entrada tenemos que Te >Ts esto implica que el vapor esta como Vapor Sobrecalentado. En la tabla de vapor sobrecalentado a la presión de 1,6 MPa y 400 oC tenemos que: ve = 0,19007 m3/kg y he = 3254,9 kJ/kg.

Calculo de la hs



Calculo del cambio de entalpía:∆h = hs – he = (3011,76 – 3254,9) kJ/kg = –243,14 kJ/kg.

A la presión de 100 Kpa de acuerdo a la tablas de saturación hF = 417,4 kJ/kg y hG = 2675,6 kJ/kg, al comparar estos valores con la entalpía de salida vemos que: hs > hG lo cual implica que el vapor esta aun como vapor sobrecalentado, por lo tanto el volumen específico de salida lo determinamos en la tabla devapor sobrecaelntado al presiónde 0,1 MPa y 3011,76 kJ/kg, tenemos que interpolar:

h[kJ/kg] v[m3/kg]
2974,5 2,4062
3011,76 vs
3074,2 2,6389



Calculo de la variación del volumen específico:

∆v = vs – ve = (2,4932 – 0,19007) m3/kg = 2,3 m3/kg

Calculo del flujo másico:



► 1._ Una turbina de 240 kW de potencia de salida entra aire de modo estable bajo las siguientes condiciones 840 K, 1 MPa y 18 m/s. Elestado de salida es 420 K y 0,1 MPa, los conductos de entrada y salida tiene un diametro de 0,1 m. Si durante el proceso se disipa calor, calcularlo en kJ/min.

Respuesta:
El valor mas cercano de acuedo con sus calculo de es:

a) 1105 kJ/min b) 1094 kJ/min c) 1215 kJ/min d) 1083 kJ/min e) Ninguna dada.

Solución:
Análisis:
1._ Sistema de flujo estable 
2._ Sistema de corrienteúnica 
3._


Balance energético:
en donde aquí  ; y en donde  por lo tanto al sustituir en la ecuación queda:
Entrada:
Pe = 1 MPa = 1000 kPa.
Te = 840 K
Ve = 18 m/s

Salida:
Ts = 420 K
Ps = 0,1 MPa = 100 kPa
Raire = 0,2870 kJ/kg.K

Calculo del area de entrada y salida:
Ae = As = (3.1416)(0,1m/2)2 = 0,00785 m2.
Calculo del flujo másico:
debemos calcular...