UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA-SEDE GUAYAQUIL-

DEBER DE TERMODINÁMICA

Nombre: Marcelo Herrera Pazmiño

Curso:

6701

Carrera: Ingeniería Industrial

Docente: Ing. Armando López.

2015 – 2015

EJERCICIOS TOMADOS DEL LIBRO TERMODINAMICA POR YUNUS A. CENGEL - MICHAEL BOLES SEXTA EDICION DE LAS PAGINAS 260 A LA 325.

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RESOLVER LOS SIGUIENTES EJERCICIOS

1.- UNA TOBERA ENTRA VAPOR DE AGUA A 4000C Y 800 KPa, CON UNA VELOCIDAD DE 10 m/s, Y SALE A 3000C Y 200KPa, MIENTRAS PIERDE CALOR A UNA TASA DE 25KW. PARA UN AREA DE ENTRADA DE 800 cm2, DETERMINE LA VELOCIDAD Y EL FLUJO VOLUMETRICO DEL VAPOR DE AGUA EN LA SALIDA DE LA TOBERA.

2.- UN COMPRESOR ADIABATICO DE AIRE PROCESA 10 L/s A 120 KPa Y 200C, HASTA 1000 KPa Y 3000C, DETERMINE:

A) EL TRABAJO QUE REQUIERE EL COMPRESOR, EN KJ/KgB) LA POTENCIA NECESARIA PARA IMPULSARLO EN KW

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3.- EL DEPARTAMENTO DE ENERGIA ESTADOUNIDENSE PROYECTO QUE ENTRE 1995 Y 2010 EL PAIS NECESITARA CONSTRUIR NUEVAS CENTRALES ELECTRICAS PARA GENERAR 150000 MW DE ELECTRICIDAD ADICIONALES PARA SATISFACER LA CRECIENTE DEMANDA DE POTENCIA ELECTRICA. UNA POSIBILIDAD ES CONSTRUIR CENTRALES ALIMENTADAS CON CARBON MINERAL CUYA CONSTRUCCION CUESTA 1300 DOLARES POR KW Y TIENEN UNA EFICIENCIA DE 34%. OTRA ES USAR LAS CENTRALES DE COMBUSTION LIMPIA DE CICLO COMBINADO DE GASIFICACION INTEGRADA (CCGI), EN LAS QUIE EL CARBON MINERAL SE SOMETE AL CALOR Y PRESION PARA GASIFICARLO MIENTRAS SE ELIMINA EL AZUFRE Y LA MATERIA EXISTENTE EN PARTICULAS. EL CARBON GASEOSO SE QUEMA ENTONCES EN UNA TURBINA DE GAS Y PARTE DEL CALOR DE DESECHO DE LOS GASES DE ESCAPE SE RECUPERA PARA GENERAR VAPOR PARA LA TURBINA. EN LA ACTUALIDAD LA

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CONSTRUCCION DE LAS PLANTAS CCGI CUESTA ALREDEDOR DE 1500 DOLARES POR KW, PERO SU EFICIENCIA ES DE CASI EL 45%. EL PODER CALORICO PROMEDIO DEL CARBON MINERAL ES MAS O MENOS DE 28000000 KJ POR TONELADA ES DECIR 28000000 KJ DE CALOR SE LIBERAN CUANDO SE QUEMA 1 TONELADA DE CARBON. SI LA PLANTA CCGI TIENE QUE RECUPERAR SU DIFERENCIA DE COSTO DE LOS AHORROS DE COMBUSTIBLE PRODUCIDOS EN CINCO AÑOS, DETERMINE CUAL DEBE SER EL PRECIO DEL CARBON MINERAL EN DOLARES POR TONELADA.

4.- UNA CENTRAL ELECTRICA DE VAPOR ALIMENTADA CON CARBON MINERAL PRODUCE UNA POTENCIA NETA DE 290 MW CON UNA EFICIENCIA TERMICA GLOBAL DE 33%. LA RELACION GRAVIMETRICA REAL ENTRE EL AIRE Y EL COMBUSTIBLE EN EL HORNO SE CALCULA COMO 12 KG DE AIRE/KG DE COMBUSTIBLE, Y EL PODER CALORICO DEL CARBON ES DE 28000 KJ/KG. DETERMINE:

A) LA CANTIDAD DE CARBON QUE SE CONSUME DURANTE UN PERIODO DE 24 HRS.B) EL FLUJO MASICO DE AIRE QUE FLUYE POR EL HORNO.

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5.-UN REFRIGERADOR DOMESTICO FUNCIONA UNA CUARTA PARTE DEL TIEMPO Y REMUEVE CALOR DE UN COMPARTIMENTO DE ALIMENTOS A UNA TASA PROMEDIO DE 800 KJ/H. SI EL COP DEL REFRIGERADOR ES 2,2, DETERMINAR LA POTENCIA QUE CONSUME EL REFRIGERADOR CUANDO ESTA EN FUNCIONAMIENTO.

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6.- EL AGUA ENTRA A UNA MAQUINA DE HIELO A 55 F0 Y SALE COMO HIELO A 25F0. SI EL COP DE LA MAQUINA DE HIELO ES 2,4 DURANTE ESTA OPERACIÓN, DETERMINE LA ENTRADA DE POTENCIA REQUERIDA PARA UNA TASA DE PRODUCCION DE HIELO DE 28 LBM/HR. ( ES NECESARIO ELIMINAR 169 BTU DE ENERGIA DE CADA LBM DE AGUA A 55 F0 PARA CONVERTIRLA EN HIELO A 25 F0)

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7.- UNA BOMBA DE CALOR CON UN COP DE 2,8 SUMINISTRA ENERGIA A UNA CASA DE 60000 BTU/HR. DETERMINE:

A) LA POTENCIA ELECTRICA QUE CONSUME LA BOMBA DE CALORB) LA TASA DE ABSORCION DE CALOR DESDE EL AIRE EXTERIOR

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8.- LA CARGA ANUAL DE ACONDICIONAMIENTO DE AIRE PARA UN EDIFICIO SE ESTIMA EN 120000 KWH EN UN AREA DONDE EL COSTO UNITARIO DE ELECTRICIDAD ES DE $0,1/KWH. ESTAN CONSIDERADOS DOS ACONDICIONADORES DE AIRE PARA EL EDIFICIO; EL ACONDICIONADOR A TIENE UN COP PROMEDIO ESTACIONAL DE 3,2 Y CUESTA $5500 DOLARES INCLUIDA LA INSTALACION; EL B TIENE UN COP PROMEDIO ESTACIONAL DE 5.0 Y CUESTA $7000 CON INSTALACION. CON TODO LO DEMAS IGUAL DETERMINE CUAL ACONDICIONADOR DE AIRE ES UNA MEJOR COMPRA.

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9.- A LOS SERPENTINES DEL EVAPORADOR COLOCADOS DETRÁS DE LA SECCION DEL CONGELADOR DE UN REFRIGERADOR DOMESTICO ENTRA REFRIGERANTE 134ª A 120 KPA CON UNA CALIDAD DE 20 POR CIENTO Y SALE A 120 KPA Y -20C0. SI EL COMPRESOR CONSUME 450 W DE POTENCIA Y EL COP DEL REFRIGERADOR ES 1,2. DETERMINE:

A) EL FLUJO MASICO DEL REFRIGERANTEB) LA TASA DEL CALOR CEDIDO AL AIRE DE LA COCINA

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10.- UNA MAQUINA TERMICA OPERA EN UN CICLO DE CARNOT Y TIENE UNA EFICIENCIA TERMICA DE 55%. EL CALOR DE DESECHO DE LA MAQUINA SE LIBERA A UN LAGO CERCANO A 50F0 A UNA TASA DE 810 BTU/MIN. DETERMINE:

A) LA SALIDA DE POTENCIA DE LA MAQUINAB) LA TEMPERATURA DE LA FUENTE

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11.- SE EMPLEA UNA BOMBA DE CALOR PARA MANTENER UNA CASA A 22C0

MEDIANTE LA EXTARCCION DE CALOR DEL AIRE EXTERIOR EN UN DIA EN QUE LA TEMPERATURA EXTERIOR ES E 2C0. SE ESTIMA QUE LA CASA PIERDE CALOR A UNA TASA DE 110000 KJ/H Y LA BOMBA DE CALOR CONSUME 5KW DE POTENCIA ELECTRICA CUANDO ESTA FUNCIONANDO. ¿ LA BOMBA DE CALOR TIENE LA POTENCIA SUFICIENTE PARA REALIZAR EL TRABAJO?

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12.- UN REFRIGERADOR COMERCIAL QUE EMPLEA REFRIGERANTE 134A COMO FLUIDO DE TRABAJO SE USA PARA MANTENER EL ESPACIO REFRIGERADO A -35C0

RECHAZANDO CALOR DE DESECHO HACIA EL AGUA DE ENFRIAMIENTO QUE ENTRA AL CONDENSADOR A 18C0 A UNA TASA DE 0,25 KG/SG Y SALE A 26C0. EL REFRIGERANTE ENTRA AL CONDENSADOR A 1,2 MPA Y 50C0 Y SALE A LA MISMA PRESION SUBENFRIADO 5C0. SI EL COMPRESOR CONSUME 3,3 KW DE POTENCIA DETERMINE:

A) EL FLUJO MASICO DEL REFRIGERANTEB) LA CARGA DE REFRIGERACION C) EL COPD) LA ENTRADA DE POTENCIA MINIMA AL COMPRESOR PARA LA MISMA CARGA DE REFRIGERACION

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