Termodinamica

TP 5 –Termo-2012

Universidad de Morón – Higiene y Seguridad en el Trabajo

Problemas sistemas cerrados

1.- Ponga los datos faltantes para cada uno de los siguientes procesos de un sistema cerrado entre los estados 1 y 2 (Todo está en KJ).

| |Q |W |U1 |U2 |(U |
|a) |18 |-6 | |35 | |
|b) |5 | |20 | |35 |
|c) ||12 |3 | |32 |
|d) |-9 | | |12 |-15 |


2.- Una masa de 25 kg de aire en un dispositivo cilindro-embolo, se calienta de 25ºC a 80ºC al pasar una corriente por un calefactor eléctrico. La presión se mantiene constante en 4 bar durante el proceso y ocurre una perdida de calor de 40 KJ.
Calcular la energía eléctrica suministrada en KWh.
Rts. 0,396 KWh3.- Un tanque de 0,3 m3 contiene oxigeno a 100 KPa y 27ºC. Una hélice dentro del tanque gira hasta que la presión interior llega a 150 KPa. Durante el proceso 2 KJ de calor se libera hacia los alrededores. Calcular el trabajo realizado por la hélice.
Datos: cv = 0,9185 KJ/kg.K ; Rp= 0,2598 KJ/kg.K
Rts: 54,9 KJ



4.- Un dispositivo cilindro-embolo contiene 0,2 kg de agua a 800KPa y 0,08 m3. Después se transfiere calor al agua a presión constante hasta que la temperatura es de 430ºC. Calcular:
a) El volumen final del cilindro.
b) La cantidad de calor transferida al agua
Rts: a) 0,092m3 ,b) 34,5 KJ




Problemas –Sistemas Abiertos

5- Entra vapor a una turbina adiabática a 8 MPa y 600 ºC, a una relación de 3 kg/seg y sale a 100KPa. Si la salida de potencia de la turbina es 2,5 MW.
Determinar la temperatura del vapor a la salida de la turbina. (Despreciar los cambios de energía cinética y potencial)



6 - Se utiliza un compresor para comprimir aire en régimen permanente desde 1 bar y 290 K hasta 5 bar y 450 K . La potencia suministrada al aire es 5 KW y durante el proceso se pierde un calor de 5 KJ/kg.Considerando despreciable las variaciones de energía cinética y potencial. Determinar el flujo másico en kg/min.




7 - Entra Dióxido de carbono a un compresor adiabático a 100 KPa y 300 K a una relación de 0,5 kg/s y sale a 600 KPa y 450 K. Sin tener en cuenta los cambios en la energía cinética, determinar la entrada de Potencia al compresor.
Datos: cp = 0,844 KJ/kg.K ; Rp = 0,1889 KJ/kg.K8.- Entra aire en una tubería de un sistema de aire acondicionado a 105 KPa y 12ºC a una relación de flujo de volumen de 12 m3/min. El diámetro de la cañería es de 20 cm y el calor se transfiere al aire de los alrededores a una relación de 2 KJ/s. Determinar la temperatura del aire en la salida.
Datos: Rp =0,287 KJ/kg.K ; cp = 1,0047 KJ/kg.K.

9.- Entra de forma permanente aire a una tobera a300 KPa, 77ºC y 50 m/s y sale a 100 KPa y 320 m/s. La pérdida de calor de la tobera se estima en 3,2 KJ/kg del aire que fluye. El área de entrada de la tobera es de 100 cm2 . Determinar
a) La temperatura de salida del aire
b) El área de salida de la tobera

5)

1º principio: h2 = h1 – w

Utilizando las tabla Nº 3 de vaporsobrecalentado para 600 ºC y 8 MPa, obtengo h1 = 3642,4 kJ/kg

w = W / m w = 2500 kJ/seg / 3 kg/seg w = 833.33 kJ/kg

h2 = h1 – w h2 = 3642,4 kJ/kg – 833.33 kJ/kg

h2 = 2809,07 kJ/kg

Interpolando los valores de h y T, la temperatura de salida del vapor es

166 ºC


6)
P1 = 1 bar = 100 KPa P2 = 5 bar = 500 KPa
T1 = 290 K T2 = 450 K

q – w = (h ; w = q - (h

∆h= h2 – h1 = cp (T2 – T1 ) = 1,0047KJ/kg.K ( 450K – 290K ) =
(h = 160,7 KJ/kg

w = -5 KJ/kg – 160,7 KJ/kg = -165,7 KJ/kg

m = W/w = (5 KJ/s) / 165,7 KJ/kg = 0,03 kg/s

m= 1.8 kg/min

7)
P1 = 100 KPa ; T1 = 300 K

m = 0,5 kg/s (Se cumple que m1 = m2 = m)

P2 = 600 KPa ; T2 = 450 K

Cp = 0,844 KJ/kg.K ; Rp = 0,1889 KJ/kg.K

Δh + Δec + Δep = q – w

Este caso es un...