5/24/2018 Problemario Segundo Parcial

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Problemario Segundo Parcial

1.-Una mquina trmica trabaja entre los lmites de temperatura de 600C y 100C. Al desarrollar

40KW, consume 12Kg/h de combustible. Si el combustible tiene un contenido de energa de

40000KJ/Kg, calcule el cociente de la eficiencia trmica real en relacin con la eficiencia de Carnot.

/c=0.52

2.- Un refrigerador funciona con una temperatura de 0C dentro del gabinete cuando la

temperatura ambiente del aire circundante es de 30C. Si el motor produce una potencia de

entrada de 50W al refrigerador, calcule la rapidez de transferencia de calor del gabinete

CDO=9.1, QL=455W

3.-Una mquina de vapor modelo funciona con una entrada isotrmica de calor a la caldera a una

presin de 400KPa y se expande hasta una presin de escape de 100KPa. Suponiendo que la

caldera funciona entre agua saturada y una calidad de 0.9, y que la eficiencia adiabtica del

proceso de expansin es del 70%, calcule la eficiencia trmica de la mquina

=0.078

4.-Una planta generadora de energa con vapor de agua funciona en un ciclo de Rankine con una

presin en la caldera de 800KPa y una presin en el condensador de 40KPa. Si el vapor sale de la

caldera como vapor saturado, calcule la eficiencia trmica de la planta, ignore la entrada de

trabajo de la bomba

= 0.197

5.-Una estacin generadora de energa funciona en un ciclo de Rankine con vapor de agua que sale

de la caldera a 1MPa, 400C, y entra al condensador a 10 KPa. Si la potencia generada es de

50MW, calcule la rapidez de calor rechazado en el condensador. Ignore el trabajo de la bomba

=0.292

6.-Una estacin generadora de energa a base de carbn funciona en un ciclo de Rankine en el cual

el vapor de agua entra a una turbina a 2MPa, 300C y descarga a 20KPa. Si la estacin tienen una

potencia de salida de 200MW, calcule el consumo de carbn que se requiere, en toneladas/h, si el

carbn tiene un contenido de energa de 30 000Kj/Kg. Considere que una tonelada es igual a 1x103

Kg e ignore el trabajo de la bomba.

83.6tol/h

7.-Un refrigerador funciona en un ciclo de Carnot inverso con una temperatura en el evaporador

de -10C y una temperatura en el condensador de 30C. Si la rapidez de transferencia de calor del

refrigerante es de 25W, Calcule el suministro de potencia

W=38W

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8.-Un refrigerador funciona en un ciclo de compresin de vapor con refrigerante 134 como fluido

de trabajo. Calcule el coeficiente de operacin si la temperatura del evaporador es de -5C y la del

condensador de 35C.

CDO=5.43

9.-Un congelador funciona en un ciclo de compresin de vapor refrigerante -12 como fluido de

trabajo. Se requiere mantener una temperatura mnima de gabinete de -10C con una

temperatura ambiente de 25C. Si suponemos que hay una diferencia de temperatura de 10K

durante los procesos de transferencia de calor, calcule el coeficiente de operacin

CDO=3.55

10.-Un refrigerador funciona en un ciclo de compresin de vapor con refrigerante 134 como

fluido de trabajo. Calcule el coeficiente de operacin si la temperatura del gabinete es de 0C y la

temperatura ambiente es de 20C. Suponga que hay una diferencia de temperatura de 10K para

los dos procesos de transferencia de calor.

CDO=5.38

11.- En una caldera de una mquina de Carnot de flujo permanente entra agua como lquido

saturado a 120psia y sale con una calidad de 0.95. El vapor sale de la turbina a una presin de

14.7psi. Determine la eficiencia trmica, la calidad final del rechazo de calor isotrmico y la salida

neta de trabajo

=16.1%, x=0.1245, W=134.4BTU/lbm

12.-Considere un ciclo de Carnot de flujo permanente con agua como fluido de trabajo. Las

temperaturas mximas y mnimas en el ciclo son de 350C y 60C. La calidad del agua es de 0.891 y

0.1 al final . Determine la eficiencia trmica, la presin a la entrada de la tusbina y el trabajo neto

=0.465, P=1.40MPa, W=1624KJ/Kg

13.-Una corriente de agua caliente a 80C entra a una cmara de mezcla con una relacin de flujo

de masa de 0.5Kg/s donde se mezcla con una corriente de agua fra a 20C. S desea que la mezcla

salga de la cmara a 42C, determine la relacin de flujo de masa de la corrientesde agua fra.

Suponga que las corrientes estn a 250KPs

0.864Kg/s

14.-Una corriente de agua caliente a 180F entra a una cmara de mezcla con una relacin de flujo

de masa de 2lbm/s donde se mezcla con una corriente de agua fra a 60F .Si se desea que la

mezcla salga de la cmara a 110F determine la relacin de flujo de masa de la corriente de agua

fra, si todas las corrientes estn a 50 psia.

2.80 lbm/s

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15.-Se calienta agua lquida a 300KPa y 20C en una cmara de mezcla, donde se combina con

vapor sobre calentado a 300KPa y 300C. Entra agua fra a la cmara a una relacin de 1.8Kg/s. Si

la mezcla sale a 60C, determine la relacin de flujo de masa requerida

0.107Kg/s

16.-En un cuadro el aire tiene una temperatura de bulbo seco de 22C y una temperatura de bulbo

hmedo de 16C. Suponga una presin de 100KPa. Determine la humedad especfica, la humedad

relativa y la temperatura de punto de roco.

0.0091, 54%, 12.4C

17.-En un cuarto el aire tiene una temperatura de bulbo seco de 70F y una temperatura de bulbo

hmedo de 60F. Suponga una presin de 14.7psia y determine la humedad especfica, la

humedad relativa y la temperatura de punto de roco

0.0087,55.8%, 53.2F

18.-Considere una planta de potencia de vapor de 300MW que opera en un ciclo Rankine. El vapor

entra a la turbina a 10MPa y 500C y se enfra en el condensador a una presin de 10 KPa.

Determine la calidad del vapor a la salida de la turbina, la eficiencia trmica .

0.739, 40.2%

19.-Considere una planta de potencia de vapor que emplea crbon y que produce 300MW de

potencia elctrica. La planta de potencia opera en un ciclo ideal Rankine con condiciones de

entrada de turbina de 5MPa y 450C y una presin de 25KPa. Determine la eficiencia y la relacin

de flujo de masa del vapor.

20.-Una planta de potencia de vapor opera en un ciclo Rankine de recalentamiento. El vapor entra

a la turbina de alta presin a 8MPa y 500C y sale a 3MPa. El vapor se recalienta luego a una

presin constante hasta 500C antes de que se expanda hasta 20KPa en la turbina de baja presin.

Determine la salida de trabajo y la eficiencia del ciclo.

21.-Considere una planta de potencia de vapor que opera en un ciclo Rankine con recalentamiento

y que tiene una salida neta de potencia de 150MW. El vapor entra a la turbina de alta presin a

10MPa y 500C y a la turbina de baja presin a 1MPa y 500C. El vapor sale del condensador como

lquido saturado a una presin de 10KPa. La eficiencia adiabtica de la turbina es de 80% y de la

bomba 95%. Determine la temperatura si hay recalentamiento y la eficiencia trmica.

87.5C, 34.1%

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