TERMODINÁMICA
Federico G. Salazar
Problemas propuestas 1. Un compresor adiabático comprime 15 l/s de aire a 120 kPa y 17ºC hasta 1200 kPa y 280ºC. Determine: a) el trabajo requerido por el compresor en kJ/kg; b) la potencia del compresor en kW. Si ahora, el compresor perdiera 18 kJ/s se calor evalúe el trabajo requerido. Represente ambos casos en una gráfica TS. 2. Un ducto perfectamente aislado recibe 20 m3/min de vapor saturado a 99.63ºC en una línea que se mezcla con 30 m3/min de vapor a 100 kPa y 150ºC. Determine; a) las condiciones del flujo de salida; b) si se perdieran 20 kJ/min de calor a través de las paredes del ducto, evalúe el cambio de entropía si los alrededores están a 25ºC 3. Se utiliza una turbina perfectamente aislada que opera a estado estable y trabaja con vapor de agua. El vapor ingresa al equipo a 3 MPa y 400ºC con un flujo volumétrico de 80 m3/min. Se extrae algo de vapor a la mitad de la turbina a 0.05 MPa y 200ºC. El resto del vapor se expande hasta una presión de 7.5 kPa y una calidad del 90%. La potencia total desarrollada por la turbina es de 10.9 MW y se puede despreciar los efectos de energía cinética y potencial. La temperatura ambiente es de 25ºC. Determine: a) los flujos de masa de las salidas del equipo; b) la eficiencia de primera ley; c) Si la turbina tuviera pérdidas de calor de 250 kW determine la eficiencia de segunda ley; d) Estime el cambio de entropía en el proceso para las condiciones del inciso 4. Se alimenta vapor de agua a razón de 0.5 kg/s a una válvula de expansión a 1,700 kPa y 400ºC y se descarga a 1,000 kPa. Luego se lleva el vapor a una turbina de la cual sale a 110 kPa, con calidad del 0.80. La potencia de salida de la turbina es de 180 kW. Determine: a) las pérdidas de calor de la turbina; b) la eficiencia de la turbina. 5. Una turbina de dos etapas recibe vapor a 100 bar y 550ºC. Se extrae vapor de la primera etapa a 12 bar. De este vapor se toman 5000 kg/hr para otros procesos. El vapor restante es de nuevo recalentado hasta la temperatura inicial. De la segunda etapa, el fluido sale con una calidad del 87%.
MODULO III
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