prob. resueltos termotecnia

21
mee 0.112 kg s = mee mp1 mp2 := mp2 0.037 kg s = mp2 me x1 1 x2 ( ) 1 x1 ( ) x2 := mp1 0.15 kg s = mp1 me x1 x2 1 x1 ( ) 1 x2 ( ) := Masa de sólido mp1*(1-x1)=mp2*(1-x2) mp2=mp1*(1-x1)/(1-x2) mp1=mp2*(1-x2)/(1-x1) me=(mp1*x1)-(mp1*x2*(1-x1)/(1-x2)) me=(mp2*x1*(1-x2)/(1-x1))-mp2*x2 mp1=me/(x1-(x2*(1-x1)/(1-x2)) mp2=me/((x1*(1-x2)/(1-x1))-x2) Masa de agua evaporada me=mp1*x1-mp2*x2 me 0.112 kg s = me Qv ρ ω2 ω1 ( ) := Masa de agua evaporada me=ma*(ω2-ω1) Continuidad de humedad o agua: ma1 * ω2+mp1*x1 = ma2 * ω2+mp2*x2 Continuidad de masa total: ma1 + mp1 = ma2+mp2 ρ 1.15 kg m 3 = ρ P Ra T := Ra 287 J kg K := T 273 30 + ( )K := P 100000 Pa := x2 0.2 := x1 0.8 := ω2 0.013883 := ω1 0.010625 := Qv 30 m 3 s := Los ventiladores de un secador industrial, son capaces de impulsar un caudal de aire de 30 m 3 /s, de aire atmosférico, cuya concentración en base seca es ω 1 = 0,010625 kg w /kg a , egresando del secador con una concentración en base seca ω 2 = 0,013883 kg w /kg a . Por su lado, la presión de la atmósfera es 1 bara y su temperatura es 30ºC. En cuanto al producto, este ingresa con una humedad del 82%, egresando con una humedad del 20%. Para esta situación, determine los caudales masico de producto que ingresan y egresan del secador

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Problemas Resueltos Termotecnia

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  • mee 0.112 kgs

    =mee mp1 mp2:=

    mp2 0.037 kgs

    =mp2 me

    x1 1 x2( )1 x1( )

    x2

    :=

    mp1 0.15 kgs

    =mp1 me

    x1 x2 1 x1( )1 x2( )

    :=

    Masa de slido

    mp1*(1-x1)=mp2*(1-x2)

    mp2=mp1*(1-x1)/(1-x2) mp1=mp2*(1-x2)/(1-x1)

    me=(mp1*x1)-(mp1*x2*(1-x1)/(1-x2)) me=(mp2*x1*(1-x2)/(1-x1))-mp2*x2

    mp1=me/(x1-(x2*(1-x1)/(1-x2)) mp2=me/((x1*(1-x2)/(1-x1))-x2)

    Masa de agua evaporada

    me=mp1*x1-mp2*x2

    me 0.112 kgs

    =me Qv 2 1( ):=

    Masa de agua evaporada

    me=ma*(2-1)

    Continuidad de humedad o agua:

    ma1 * 2+mp1*x1 = ma2 * 2+mp2*x2

    Continuidad de masa total:

    ma1 + mp1 = ma2+mp2

    1.15 kg

    m3=

    PRa T

    :=

    Ra 287 Jkg K:=T 273 30+( ) K:=P 100000 Pa:=

    x2 0.2:=x1 0.8:=

    2 0.013883:=1 0.010625:=

    Qv 30 m3

    s:=

    Los ventiladores de un secador industrial, son capaces de impulsar un caudal de aire de 30 m3/s, de aire atmosfrico, cuya concentracin en base seca es 1 = 0,010625 kgw/kga, egresando del secador con una concentracin en base seca 2 = 0,013883 kgw/kga. Por su lado, la presin de la atmsfera es 1 bara y su temperatura es 30C. En cuanto al producto, este ingresa con una humedad del 82%, egresando con una humedad del20%. Para esta situacin, determine los caudales masico de producto que ingresan y egresan delsecador

    Gonzalo SalinasNotaPreparados por Dr.-Ing. Gonzalo Salinas-SalasGonzalo SalinasNotaMarked definida por Gonzalo SalinasGonzalo SalinasNotaDr.-Ing. G. Salinas-SalasGonzalo SalinasNotaAccepted definida por Gonzalo SalinasGonzalo SalinasTestigo
  • Q 17.046kJ=Q Ma u W:=

    W 5.286 kJ=W Pp V:=

    Pp 1.057bar=Pp Patm Mp gAp

    +:=

    Q m u W:= m u W

    u 42 kJkg

    :=

    Ma 0.28 kg:=

    V 0.05 m3:=

    Ap 0.1 m2:=

    Mp 45 kg:=

    Patm 1.013 bar:=

    kJ 1000 J:=bar 100000 Pa:=Unidades

    Un conjunto cilindro-pistn que contiene aire tiene una resistencia electrica incorporada. La tmosfera ejerce una presin de 1,013 bara sobre el pistn que tiene una masa de 45 kg y una superficie de 0,1m2. Se hace circular una corriente electrica por la resistencia y el volumen aumenta en 0,05 m3mientras que su presin permanece constante. La masa de aire es de 0,28 kg y su energa internaespecfica se incrementa en 42 kJ/kg. El aire y el pistn permanecen en reposo antes y despues delcalentamiento. Considerando que el conjunto es adiabatico y que no existe rozamiento entre el piston y las paredes del cilindro, determine el calor transferido desde la resistencia al aire cuando este solocontiene aire. i R

  • W 905.02kJ=W mv u2 u1( ):=

    mv 1.907kg=mv V

    v1:=

    u2 2.983 103 kJkg

    =u2 u22 v22 v2( ) u22 u21( )v22 v21( )

    :=

    T2 683.333K=T2 T22 v22 v2( ) T22 T21( )v22 v21( )

    :=

    u21 2929.1 kJkg

    :=v21 1.495 m3

    kg:=T21 650 K:=

    u22 3009.7 kJkg

    :=v22 1.612 m3

    kg:=T22 700 K:=

    P2 0.2 MPa:=

    v2 1.573 m3

    kg=v2 v1:=

    u1 2.508 103 kJkg

    =u1 h1 P1 v1:=

    h1 2678.5 kJkg

    :=

    v1 1.573 m3

    kg:=

    x1 1:=

    P1 0.1082 MPa:=

    T1 375 K=T1 102 273+( ) K:=

    V 3 m3:=

    kJ 1000 J:=MPa 1000000 Pa:=Unidades

    Un recipiente rgido y aislado trmicamente de 3 m3 de volumen, contiene agua en condiciones de vapor saturado seco a 102C. Mediante un hlice se le agita hasta que el agua alcanza una presinde 2 bara. Para esta situacin, determine: i.- La temperatura final del agua ii.- El trabajo intercambiado entre el recipiente y el medio

  • ma 0.109 kgs

    =ma 2 c2 dt2( )

    4:=

    2 1.197 kg

    m3=

    2 P2Ra T2

    :=

    c2 289.942 ms

    =c2 2 Cp T1 T2( ):=

    T2 291.155K=T2 T1P2P1

    k 1( )k

    :=

    Aplicando continuidad y 1 Ley de la termodinmica como FEEE

    h1=h2+c2^2/2

    c2=(2*(h1-h2))^0,5=(2*Cp*(T1-T2))^0,5

    Donde T2 se evalua a partir de una expasin adiabatica como gas ideal

    T2=T1*(P2/P1)^(k-1)/k

    Ra 287 Jkg K

    :=

    Cp 1.0045 kJkg K

    :=

    k 1.4:=

    P2 1 bar:=

    dt 2 cm:=

    T1 333 K=T1 273 60+( ) K:=

    kJ 1000 J:=P1 1.6 bar:=

    bar 100000 Pa:=Unidades

    La gatita juega estanque que contiene aire comprimido, dotndolo con una tobera adiabatica quepermite expandirlo contra una atmsfera cuya presin es 1 bara. Si las condiciones del aire en elestanque son una presin de 1,6 bara, una temperatura de 60C y velocidad nula. Considerando que la tobera posee forma circular y un dimetro de 2 cm, determine: i.- La velocidad a la salida de la tobera ii.- El caudal masico de aire descargado P = 1,6 bara c = 0 m/s d = 2 cm T = 60C

  • Q31 70J=Q31 mg72

    R

    T1 T3( ):=

    Q23 50 J=Q23 mg 52

    R

    T3 T2( ):=

    Q12 32.958 J=Q12 P1 V1 lnV1V2

    :=

    W31 20 J=W31 P3 V3 V1( ):=

    W23 0J=W23 0 J:=

    W12 32.958J=W12 P1 V1 lnV1V2

    :=

    T3 174.333K=T3 V3 P3( )R mg( )

    :=

    V3 V2:=

    P3 P23

    :=

    V2 1.667 10 5 m3=V2 mg R T2( )P2

    :=

    T2 T1:=

    P2 3 P1:=

    mg 1.932 10 4 kg=mgP1 V1( )R T1( )

    :=

    R 296.929 Jkg K

    =R 8314

    2 14( )( )

    Jkg K

    :=

    V1 50 cm3:=

    P1 6 bar:=

    T1 250 273+( ) K:=

    bar 100000 Pa:=Unidades

    Un ciclo termodinmico se compone de tres procesos, el primero es una compresin isotrmica hasta alcanzar tres veces la presin inicial, el que es seguido de una expansinisovolumetrica, cerrndose el ciclo con un proceso isobarico. Si la sustancia de trabajo ocupa unvolumen inicial de 50 cm3 de nitrgeno (N2), el que se comporta como un gas ideal y presenta las siguientes condiciones al inicio del proceso de compresin: temperatura 250C, presin 5 barg. Paraeste ciclo determine: i.- La temperatura, la presin y el volumen para cada punto del ciclo ii.- Los calores y trabajos desarrollados en cada proceso iii.- Los diagramas presin v/s volumen y temperatura v/s volumen del ciclo

  • Wt W12 W23+ W31+:= Wt 12.958J=

    Qt Q12 Q23+ Q31+:= Qt 12.958 J=

    Dif Wt Qt+:= Dif 7.105 10 15 J=

  • h2 979.15 kJkg

    =h2 hf2 x2 hfg2+:=

    hfg2 1913 kJkg

    :=hf2 883.5 kJkg

    :=

    x2 0.05=

    T2 480 K=T2 T3:=

    P2 1.789MPa=

    Punto 2 ideal

    QL 195 kW:=

    et 0.9:=

    x2r 0.1:=

    x2 0.05:=

    T4 393.38K=T4 T1:=

    T1 393.38 K:=

    P1 0.2 MPa:=

    T3 480 K=T3 T2:=

    P2 1.789 MPa:=T2 480 K:=

    mv 0.150 kgs

    :=

    Datos iniciales

    kJ 1000 J:=MPa 1000000 Pa:=Unidades

    2 3 1 4

    Un ciclo de Carnot terico opera fsicamente con un caudal masico de 150 g/s de vapor de agua, con una temperatura de alta de 480 K y una presin de baja de 0,2 MPaa. Considerando que el titulo del vapor de agua real a la salida del compresor es 5% y que ste tiene titulo real de salida del compresor es 10%, mientras que la potencia calrica ideal rechazada por el ciclo es 195 kW y la eficiencia la turbina es 90%. Para esta situacin determine: i. El rendimiento ideal del ciclo ii. El rendimiento del compresor ii. El rendimiento real del ciclo iii. Los diagramas temperatura v/s entropa para el ciclo ideal y el real iv. El valor de la presin, temperatura, titulo, entalpa y entropa, al inicio de cada proceso ideal y real

    1

  • T4 T1:= T1 393.38K=

    h4 QLmv

    h1+:= h4 2.223 103 kJkg

    =

    hf4 hf1:= hfg4 hfg1:=

    x4 h4 hf4( )hfg4

    := x4 0.781=

    sf4 sf1:= sfg4 sfg1:=

    s4 sf4 x4 sfg4+:= s4 5.899 kJkg K

    =

    Punto 3

    T3 T2:= T3 480 K=

    P3 P2:= P3 1.789MPa=

    s3 s4:= s4 5.899 kJkg K

    =

    sf2 2.3953 kJkg K

    := sfg2 3.9855 kJkg K

    :=

    s2 sf2 x2 sfg2+:= s2 2.595 kJkg K

    =

    Punto 1

    P1 0.2MPa=

    T1 393.38K=

    s1 s2:= s2 2.595 kJkg K

    =

    sf1 1.53 kJkg K

    := sfg1 5.5963 kJkg K

    :=

    x1 s1 sf1( )sfg1

    := x1 0.19=

    hf1 504.7 kJkg

    := hfg1 2201.5 kJkg

    :=

    h1 hf1 x1 hfg1+:= h1 923.488 kJkg

    =

    Punto 4 ideal

    P4 P1:= P4 0.2MPa=

    2

  • Ncr mv h2r h1( ):= Ncr 22.697kW=

    ec NcNcr

    := ec 0.368=

    Punto 4 real

    P4r P4:= P4 0.2MPa=

    T4r T4:= T4r 393.38K=

    h4r h4 h3( ) et[ ] h3+:= h4r 2.258 103 kJkg

    =

    x4r h4r hf4( )hfg4

    := x4r 0.796=

    s4r sf4 x4r sfg4+:= s4r 5.986 kJkg K

    =

    Eficiencia de turbina

    Nt mv h4 h3( ):= Nt 51.279 kW=

    Ntr mv h4r h3( ):= Ntr 46.151 kW=

    sf3 sf2:= sfg3 sfg2:=

    sf3 2.3953 kJkg K

    := sfg3 3.9855 kJkg K

    :=

    x3 s3 sf3( )sfg3

    := x3 0.879=

    hf3 hf2:= hfg3 hfg2:=

    h3 hf3 x3 hfg3+:= h3 2.565 103 kJkg

    =

    Punto 2 real

    T2r T2:=

    P2r P2:=

    x2r 0.1:=

    h2r hf2 x2r hfg2+:= h2r 1.075 103 kJkg

    =

    s2r sf2 x2r sfg2( )+:= s2r 2.794 kJkg K

    =

    Eficiencia del compresor

    Nc mv h2 h1( ):= Nc 8.349kW=

    3

  • h2 979.15 kJkg

    = s2 2.59458 kJkg K

    =

    T2r 480 K= P2r 1.789MPa= h2r 1.075 103 kJkg

    = s2r 2.794 kJkg K

    =

    T3 480 K= P3 1.789MPa= h3 2.565 103 kJkg

    = s3 5.899 kJkg K

    =

    T4 393.38K= P4 0.2MPa= h4 2.223 103 kJkg

    = s4 5.899 kJkg K

    =

    T4r 393.38K= P4r 0.2MPa= h4r 2.258 103 kJkg

    = s4r 5.986 kJkg K

    =

    Rendimiento termico ideal del ciclo

    1 h1 h4( )h3 h2( )

    +:= 0.18=

    1 T1T2

    := 0.18=

    Rendimiento termico real del ciclo

    r 1 h1 h4r( )h3 h2r( )

    +:=r 0.105=

    Temperatura Presin Entalpa Entropa

    T1 393.38K= P1 0.2MPa= h1 923.488 kJkg

    = s1 2.595 kJkg K

    =

    T2 480 K= P2 1.789MPa=

    4

  • h33276.1 3244.4+( ) kJ

    kg

    2:=

    T3 700 K=

    P3 5MPa=

    Punto 3

    eb 0.25:=x4r 1:=T3 700 K:=

    P5 P4:=P4 0.3 MPa:=

    P3 P1:=P2 P1:=P1 5 MPa:=

    mv 1 kgs

    :=

    Datos iniciales

    kJ 1000 J:=MPa 1000000 Pa:=Unidades

    2 3 1 4 5

    Un ciclo Rankine con recalentamiento opera con vapor de agua entre los siguientes lmites de presin: Presin de alta 5 MPaa, Presin de baja 0,3 MPaa., Por su lado, la temperatura de ingreso a la turbina es 700 K y su titulo real a la salida es 100%, mientras que el rendimiento de la bomba es 25%. Para esta situacin determine: i.- El rendimiento de la turbina ii.- Los rendimientos ideales y reales del ciclo iii.- Un listado que contenga los valores de: temperatura, presin, entalpa y entropa para cada punto del ciclo. iv.- El diagrama Temperatura - entropa del ciclo

    1

  • s4r 1.671 kJkg K

    x4r 5.3201 kJkg K

    +:=

    h4r 561.2 kJkg

    x4r 2163.7 kJkg

    +:=

    T4r 406.7K=

    P4r 0.3MPa=

    x4r 1:=

    T4r T4:=

    P4r P4:=

    Punto 4 real

    h4 2.627 103 kJkg

    =

    h4 561.2 kJkg

    x4 2163.7 kJkg

    +:=

    x4 0.955=

    x4s4 1.671 kJ

    kg K

    5.3201 kJkg K

    :=

    T4 406.7 K:=

    s4 s3:=

    P4 0.3MPa=

    Punto 4 ideal

    s3 6.7492 kJkg K

    =

    s36.86 6.6385+( ) kJ

    kg K

    2:=

    h3 3.26 103 kJkg

    =

    2

  • s1r 1.85454 kJkg K

    1.85454 1.5939( ) 642.49 570.6( )642.49 535.77( )

    kJkg K

    :=

    T1r 425 K 425 400( ) 642.49 570.6( ) K( )642.49 535.77( )

    :=

    h1r 585.756 kJkg

    =

    h1r h5 h1 h5( )eb

    +:=

    P1r P1:=

    Punto 1 real

    T1 425 K 425 400( ) 1.85454 1.671( ) K( )1.85454 1.5939( )

    :=

    h1 642.49 kJkg

    642.49 535.77( ) 1.85454 1.671( )1.85454 1.5939( )

    kJkg

    :=

    s1 s5:=

    P1 P3:=

    Punto 1

    s5 1.671 kJkg K

    x5 5.3201 kJkg K

    +:=

    h5 561.2 kJkg

    x5 2163.7 kJkg

    +:=

    T5 406.7K=

    P5 0.3MPa=

    x5 0:=

    T5 T4:=

    P5 P4:=

    Punto 5

    3

  • P1r 5MPa= h1r 585.756 kJkg

    = s1r 1.679 kJkg K

    =

    T2 537.15K= P2 5MPa= h2 2.794 103 kJkg

    = s2 5.973 kJkg K

    =

    T3 700 K= P3 5MPa= h3 3.26 103 kJkg

    = s3 6.749 kJkg K

    =

    T4 406.7K= P4 0.3MPa= h4 2.627 103 kJkg

    = s4 6.749 kJkg K

    =

    T4r 406.7K= P4r 0.3MPa= h4r 2.725 103 kJkg

    = s4r 6.991 kJkg K

    =

    T5 406.7K= P5 0.3MPa= h5 561.2 kJkg

    = s5 1.671 kJkg K

    =

    Punto 2

    P2 5MPa=

    T2 537.15 K:=

    h2 2793.9 kJkg

    :=

    s2 5.9726 kJkg K

    :=

    Rendimiento o eficiencia de la turbina

    et h4r h3( )h4 h3( )

    := et 0.845=

    Rendimiento termico ideal del ciclo

    1 h5 h4( )h3 h1( )

    +:= 0.233=

    Rendimiento termico real del ciclo

    r 1 h5 h4r( )h3 h1r( )

    +:= r 0.191=

    Temperatura Presin Entalpa Entropa

    T1 407.395K= P1 5MPa= h1 567.339 kJkg

    = s1 1.671 kJkg K

    =

    T1r 408.159K=

    4

  • s1 0.2724 x1 0.5578( )+[ ] kJkg K

    :=

    h1 64.12 x1 151.89( )+[ ] kJkg

    :=

    T1 272.31 K:=

    x1 1:=

    P1 0.3MPa=

    Punto 1

    Analisis del ciclo

    QH 15 kW:=

    ecb 0.8:=

    P4 P1:=

    P3 P2:=

    P2 2 MPa:=

    P1 0.3 MPa:=

    Datos iniciales para el ciclo

    MPa 1000000 Pa:=kJ 1000 J:=Unidades

    3 2

    4 1

    Un ciclo Plack de refrigeracin de una etapa, opera con Refrigerante 12 (Freon-12), entre los lmites de presin: presin de alta: 2 MPaa, presin de baja: 0,30 MPaa. Considerando que el rendimiento del compresor 80% y que se requiere un efecto refrigerante de 15 kW en el evaporador del ciclo. Determine: i. Los caudales masicos ideales y reales del ciclo ii. Los coeficientes de realizacin ideal y real del ciclo iii. Los diagramas presin v/s entalpa para el ciclo ideal y el real iv. El valor de la presin, temperatura, titulo, entalpa y entropa, al inicio de cada proceso ideal y real

    1

  • h4 139.43 kJkg

    =h4 h3:=

    T4 272.31K=T4 T1:=

    P4 0.3MPa=

    Punto 4

    s3 0.511 kJkg K

    =

    s3 0.5115 x3 0.293( )+[ ] kJkg K

    :=

    h3 139.43 kJkg

    =

    h3 139.43 x3 101.39( )+[ ] kJkg

    :=

    T3 346.04 K:=

    x3 0:=

    P3 2MPa=

    Punto 3

    s2r 0.854 kJkg K

    =s2r 0.8667 0.8667 0.8425( ) 263.07 258.32( )

    263.07 254.23( )

    kJkg K

    :=

    T2r 364.627K=T2r 370 370 360( )263.07 258.32( )263.07 254.23( )

    K:=

    h2r 258.32 kJkg

    =h2r h1 h2 h1( )

    ecb+:=

    P2r P2:=

    Punto 2 real

    T2 355.358K=T2 360 360 350( )0.8425 0.8302( )0.8425 0.8160( )

    K:=

    h2 249.858 kJkg

    =h2 254.23 254.23 244.81( ) 0.8425 0.8302( )

    0.8425 0.8160( )

    kJkg

    :=

    s1 0.8302 kJkg K

    =

    s2 s1:=

    P2 2MPa=

    Punto 2

    2

  • Entalpia Entropia

    T1 272.31K= P1 0.3MPa= h1 216.01 kJkg

    = s1 0.83 kJkg K

    =

    T2 355.358K= P2 2MPa= h2 249.858 kJkg

    = s2 0.83 kJkg K

    =

    T2r 364.627K= P2r 2MPa= h2r 258.32 kJkg

    = s2r 0.854 kJkg K

    =

    T3 346.04K= P3 2MPa= h3 139.43 kJkg

    = s3 0.511 kJkg K

    =

    T4 272.31K= P4 0.3MPa= h4 139.43 kJkg

    = s4 0.549 kJkg K

    =

    x4h4 64.12 kJ

    kg

    151.89 kJkg

    := x4 0.496=

    s4 0.2724 x4 0.5578( )+[ ] kJkg K

    := s4 0.549 kJkg K

    =

    Caudales masicos de refrigerante

    Caso ideal

    mr QHh1 h4

    := mr 0.196 kgs

    =

    Potencias

    Wc mr h2 h1( ):= Wc 6.63kW=

    Wcr mr h2r h1( ):= Wcr 8.287kW=

    Coeficientes de realizacin

    Caso ideal

    mr h1 h4( )mr h2 h1( )

    := 2.262=

    Caso real

    r mr h1 h4( )mr h2r h1( )

    := r 1.81=

    Tabla de propiedades

    Temperatura Presin

    3

  • v2V

    rk 1( ):=P2 P1 rkk:= v1 v2 V+( ):= P2 P1 rkk:=

    mc P1 v1( )R T1( )

    := mc 8.854 10 3 kg= T2 P2 v2( )mc R

    :=

    T3 ra T2:= P3 P2:= v3 ra v2:=

    v4 v1:= P4 P3 v3v4

    k:= T4 P4 v4( )

    mc R:=

    Rendimiento del ciclo

    1 Cv T1 T4( )[ ]Cp T3 T2( )[ ]

    +:= 0.553=

    1 1

    rkk 1

    rak 1( )k ra 1( )

    := 0.553=

    Un ciclo Diesel estandar, opera con aire estandar, el que ingresa al ciclo con una temperatura de 27C y una presin de 0,90 bara y una cilindrada de 8000 cm3. Considerando que la relacin de compresin es 18 y la relacin de admisin es 4. Determine: i. El rendimiento del ciclo ii. El trabajo neto desarrollado por el ciclo por unidad de masa de aire iii. El valor de la presin, temperatura y caudal volumtrico al inicio de cada proceso

    Unidades bar 100000 Pa:=

    Sustancia aire

    mt 1 kg:=

    R 287 Jkg K:=

    Cp 3.5 R:= Cp 1.004 103 Jkg K

    =

    Cv 2.5 R:= Cv 717.5 Jkg K

    =

    k CpCv

    := k 1.4=

    Condiciones iniciales para ciclo Diesel

    P1 0.9 bar:= T1 273 27+( ) K[ ]:= V 8000 cm3:=

    rk 18:= ra 4:=

    1

  • T4 2.089 103 K=v4 8.471 10 3 m3=P4 6.268 105 Pa=

    T3 3.813 103 K=v3 1.882 10 3 m3=P3 5.148 106 Pa=

    T2 953.301K=v2 4.706 10 4 m3=P2 5.148 106 Pa=

    T1 300 K=v1 8.471 10 3 m3=P1 9 104 Pa=

    Temperatura VolumenPresin

    Wn 1.589 106 J=Wn mt Cp T2 T3( ):=

    Trabajo neto

    2

  • me 5.63 103 kgh

    =me 1.564 kgs

    =me mwc mwf:=

    mwf 1.444 105 kgh

    =mwf 40.103 kgs

    =mwf mwc ma 22 11( ):=

    ma 1.408 105 kgh

    =ma 39.1 kgs

    =ma mwc hff hfc( )[ ]h1 h2( ) 22 11( ) hff+

    :=

    ma ha1 mwc hfc+ maha2 mwf hff+:=ma ha1 mwc hfc+ maha2 mwf hff+:=

    mwc mwf ma 2 1( ):=mwc mwf ma 2 1( ):=

    Balance de agua

    22 0.049:=2 0.049 kgwkga:=2 0.049 kgwkga:=Tbh2 40 C:=

    h2 595 kJkg:=

    De una torre de enfriamiento egresan 150.000 kg/hr de agua desde una temperatura inicial de 52C hasta 27C. El aire ingresa a la torre con una temperatura de bulbo seco de 22C y una temperatura de bulbo seco de 16C egresando una temperatura de bulbo seco de 40C y en condiciones saturadas. Para esta situacin, determine: i.- El caudal masico de aire que requiere la torre ii.- El caudal de agua evaporada iii.- El listado que contenga las siguientes propiedades sicromtricas para cada etapa del proceso: Tbs , Tbh , , , h

    kJ 1000 J:=Unidades

    mwc 150000 kgh

    := mwc 41.667 kgs

    =

    Twc 50 C:= hfc 217.3 kJkg:=

    Twf 27 C:= hff 111.7 kJkg:=

    Tbs1 22 C:= 1 54%:= h1 478 kJkg:=

    Tbh1 16 C:= 1 0.009 kgwkga:=1 0.009 kgwkga:= 11 0.009:=

    Tbs2 40 C:= 2 100%:=

  • ma1 4.293 kgs

    =

    Tbs3 30 C:= 3 100%:= h3 99.855 kJkg

    :=

    Tbh3 30 C:= 3 0.027262:=

    Balance de solido

    ms mp1 1 xp1( ):= ms 22 kgh

    =

    mp2 ms1 xp2( )

    := mp2 29.333 kgh

    =

    Balance de agua

    mw1 mp1 xp1:= mw1 78 kgh

    =

    mw2 mp2 xp2:= mw2 7.333 kgh

    =

    mwe mw1 mw2:= mwe 70.667 kgh

    =

    Un secador de manzanas opera con un caudal de aire proviene de la atmsfera con lassiguientes condiciones, temperatura de bulbo humedo 18C y humedad relativa 60%. Este caudalde aire es calentado hasta alcanzar una temperatura de bulbo seco de 34C, requiriendo paraeste proceso de 70 kW. Tras este proceso, el aire ingresa a la cmara de secado donde se humecta isoentalpicamente, hasta que alcanza las condiciones de saturacin a 30C.

    El caudal masico de manzanas frescas es 100 kg/hr, con una humedad del 78 %, mientras que lahumedad de salida de la fruta es 25 %.

    Para esta situacin determine: i.- El caudal masico de fruta que sale del secador ii.- Los caudales volumtricos de aire involucrados en la operacin del secador iii.- El diagrama sicromtrico y un listado que contenga las siguientes propiedades sicromtricaspara cada etapa del proceso: Tbs, Tbh, , , h

    Unidades kJ 1000 J:=

    mp1 100 kgh

    := xp1 78%:= xp2 25%:=

    Tbs1 18 C:= 1 60%:= h1 37.628 kJkg

    :=

    Tbh1 13.415 C:= 1 0.00771:=

    Tbs2 34 C:= 2 23.26%:= h2 53.935 kJkg

    :=

    Tbh2 19.1 C:= 2 0.00771:=

    q 70 kW:=

    ma1 qh2 h1( )

    :=