Gestión II-2013 Universidad Católica BolivianaTermodinámica Técnica I

PRACTICA N° 2

Aplicaciones a sistemas abiertos en estado estacionario

1. En un equipo de flujo estacionario entra vapor de agua a 140 bares y 520 ºC con una velocidad de 80 m/s. A la salida, el fluido es un vapor saturado a 2.0 bares, y el área es 900 cm2. Si el gasto másico es 900 kg/min, determine

a) El área de entrada, en cm2.

b) La velocidad de salida, en m/s.

2. Refrigerante 12 entra en una tobera adiabática a 6 bares y 90 m/s. A la salida, el fluido es un vapor saturado a 3,2 bares con una velocidad de 200 m/s. Determine:

a) La temperatura de entrada, en °C.

b) El gasto másico, en Kg/s, si el área de salida es 6.0 cm2.

3. En una turbina entra vapor de agua a 80 bares y 540 ºC con una velocidad de 100 m/s y sale como vapor saturado a 0.60 bares. El tubo de entrada en la turbina tiene un diámetro de 0,60 m, mientras que el diámetro de salida es 4,3 m. Determine:

a) El gasto másico, en kg/h.

b) La velocidad de salida, en m/s.

4. En un volumen de control entran 20.0 Kg/min de oxígeno diatómico en flujo estacionario, con una velocidad de 20,0 m/s y a través de un área de 0,0080 m2. La temperatura inicial es 27 ºC. El fluido sale del volumen de control a 50 m/s y 1.8 bares a través de un área de 0.0030 m2. Determine:

a) La presión en la entrada, en bares.

b) La temperatura de salida, en K.

5. Entra vapor de agua en una turbina estacionariamente a 60 m/s ,10 MPa y 550 °C. Sale a 25 kPa y 90 % de calidad. Las áreas de entrada y salidad son 180 cm2 y 4.100 cm2 respectivamente. Una pérdida de calor de 50 kJ/kg ocurre en la turbina. Determinar:

a) La tasa de flujo másico, en kg/s.b) La velocidad de salida, en m/s.

6. Determinar la calidad del vapor que entra a un sistema de estrangulamiento desde un estado de:

a) 5 bar hasta 1,5 bar y 120 ° C.

Docente: Dr. Marcos Luján Pérez

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b) 10 bar hasta 0,7 bar y 100 °C.

7. Circula agua en estado de líquido comprimido a través de una tobera bien aislada en condiciones de estado estacionario. En la entrada, la presión, la temperatura y la velocidad son 4,0 bares, 15,0 ºC y 3 m/s, respectivamente, y el área es 10.0 cm2. El área de la salida es 2,50 cm2 y la temperatura de salida es 15,05 ºC. Suponga que el agua es incompresible, con un volumen especifico de 1,001 cm3/g y cp=4,19 kJ/(kg ºC). Determine:

a) El gasto másico, en kg/s.

b) La velocidad de salida en m/s.

c) La presión de salida, en bares.

8. Se mezclan agua líquida y vapor de agua en un calentador abierto. El agua fría entra a 50 ºC y 25 bares con un gasto de 100 kg/min. El vapor entra a 5 bares y 180 ºC, y la mezcla resultante sale como líquido saturado 5 bares con una velocidad de 0,60 m/s. El calentador opera con una pérdida de calor de 151,920 KJ/min. Determine:

a) El gasto másico de vapor que entra, en kg/min.

b) El diámetro del tubo de salida del calentador, en cm.

9. En un intercambiador de calor de tubos y coraza entra refrigerante 12 con un gasto másico de 7,5 kg/min a 14 bar y 80 °C, y sale a 52 °C como líquido saturado. Agua en estado de líquido saturado entra en el único tubo de 2 cm de diámetro a 12 °C y sale a 24 °C como vapor saturado. Calcule:

a) La rapidez de transferencia de calor desde el refrigerante 12, en kJ/min.b) El gasto másico de agua, en kg/min.

10. Un compresor comprime refrigerante 12 inicialmente al estado de vapor saturado a 1,8 bar hasta una presión de 8 bares y una temperatura de 46 ºC. Durante el proceso de compresión se produce un intercambio de calor con el ambiente. El sistema recibe 3,7 KJ/Kg. La temperatura ambiente es de 17°C. Determine en cantidades específicas el trabajo requerido por el compresor.

Docente: Dr. Marcos Luján Pérez