5.18C ¿Cuáles son los diferentes mecanismos para transferir energía hacia o desde un volumen de control?La energía puede ser transferida hacia o desde un control de volumen en forma de calor, las diversas formas de trabajo, y en masa.

5-34 A una tobera entra vapor de agua a 400 °C y 800 kPa, con una velocidad de 10 m/s, y sale a 300 °C y 200 kPa, mientras pierde calor a una tasa de 25 kW. Para un área de entrada de 800 cm2, determine la velocidad y el flujo volumétrico del vapor de agua en la salida de la tobera.

˙Eentrada−¿ ˙Esalida=∆ Esistema ¿

˙Eentrada ˙¿E salida

m(h1+V 122 )=m(h2+V 22

2 )+ ˙Qsalida

h1+V 12

2=h2+

V 22

2+Qsalidam

De las tablas A-6

P1=800kpaT1=400 °C }V 1=0.38429

m2

kgh1=3267.7 kJ /kg

P2=200kpaT1=300 ° C } V 2=1.31623 m

2

kgh1=32072.1kJ /kg

La tasa de flujo de masa del vapor es˙

m= 1V 1A1V 1=

1

0.38429m3 /s(0.08m2 )(10 ms )=2.082kg /s

Sustituyendo

3267.7kJkg

+( 10ms )

2

2 ( 1kJkg

1000m2

s2)=3072.1 kJkg +

V 22

2 ( 1kJkg

1000m2

s2)+ 25kJ /s2.082kg/ s

=V 2=606m /s

La tasa de flujo de volumen en la salida de la boquilla es

V 2=mV 2=(2.082 kgs )( 1.31623m3

kg )=2.74m3/ s5-44C Un compresor de aire trabaja en estado estacionario. ¿Cómo compararía usted el de flujo volumétrico a la entrada y a la salida del compresor?La tasa de flujo de volumen en la entrada del compresor será mayor que en la salida del compresor.

5-59 Entra vapor a una turbina de flujo uniforme con un flujo másico de 20 kg/s a 600 °C, 5 MPa, y una velocidad despreciable. El vapor se expande en la turbina hasta vapor saturado a 500 kPa, de donde 10 por ciento del vapor se extrae para algún otro uso. El resto del vapor continúa expandiéndose a la salida de la turbina, donde la presión es 10 kPa y la calidad es de 85 por ciento. Si la turbina es adiabática, determine la tasa de trabajo realizado por el vapor durante este proceso.

De las tablas A-5 y A-6 se determinanP1=5MPaT1=600 °C }h1=3666.9kJ / kgP2=0.5MPa

x2=1 }h2=2748.1kJ /kgP3=10k Pax2=0.85 }h3=h f+xhfg=191.81+( .85 ) (2392.1 )=2225.1kJ /kg

Análisis Tomamos toda la turbina, incluyendo la parte de conexión entre las dos etapas, como el sistema, que es un volumen de control desde masa cruza la frontera. Tomando nota de que una corriente de fluido entra en la turbina y dos corrientes de fluido se van, el balance de energía para este flujo constante sistema se puede expresar en la forma como tasa:

˙Eentrada−¿ ˙Esalida=∆ Esistema ¿

˙Eentrada ˙¿E salidam1h1=m2h2+m3h3+W salida

W salida=˙m1(¿h1−0.1h2+0.9h3)¿

Sustituyendo, la potencia de salida de la turbina esW salida=

˙m1(¿h1−0.1h2+0.9h3)¿

W salida=(20 kgs ) (3666.9−0.1x 2748.1−0.9 x2225.1 )kJ

kg=¿

27790kW