UNIVERSIDAD NACIONAL SAN LUIS GONZAGA DE ICA FACULTAD DE IGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA QUINTA PRÁCTICA DE INGENIERIA TERMODINAMICA I TIEMPO 100 MINUTOS
SIN ELEMENTOS DE CONSULTA CONSULTA
1.- Un depósito de almacenamiento en un sistema de refrigeración tiene un volumen de 0.006m 3 y contiene una mezcla bifásica líquido-vapor de !" a !#0$pa con un titulo de %0&. 'etermínese las masas de líquido y vapor saturados presentes en $g y la fracción de volumen total que ocupa cada fase. 2.- (l
circuito refrigerante de un sistema de aire acondicionado es un intercambiador de calor por cuyo e)terior circula aire. (l caudal de aire es *0 m3+min. entra a *0, !! bar y sale "0, !bar el refrigerante !" entra a los tubos con un título del *0& y !0, y sale como vapor saturado a !0,. /gnorando la transferencia de calor entre el intercambiador y el entorno despreciando los efectos de la energía cintica y potencial determínese para estado estacionario1 a2 (l flu fluo má má)imo de re refrig rigeran rante te en en 4g 4g+min min b2 5a ener energí gía a tra trans nsfe feri rida da por por el el air aire e al al ref refri rige gera rant nte e en en 4g+ 4g+mi min n
Una bomba que opera en situación estacionaria impulsa un caudal de agua de 0.0m3+s a travs de una tubería de !# cm de diámetro 7asta un punto situado !00m por encima de la tubería de entrada que tiene un diámetro de !cm. 5a presión es apro)imadamente igual a ! bar tanto en la entrada como en la salida y la temper temperatu atura ra del agua agua perman permanece ece casi constant constante e en "08. "08. 'eterm 'etermíne ínese se la " potencia consumida por la bomba 9g:%.#!m+s 2 3.-
masa de aire que inicialmente ocupa ! m 3 a ! bar y "0, sufre un proceso de compresión compresión internament internamente e reversible reversible seg;n una trayectoria trayectoria politrópica politrópica n pV : cte.
3.13. Un depósito de almacenamiento en n sistema de !e"!i#e!ación tiene n $olmen de 0.00%m3 & contiene na me'cla (i")sica l*+ido,$apo! de -1 a 1/0pa con n titlo de 02. Dete!m*nese las masas de l*+ido & $apo! sat!ados p!esentes en # & la "!acción de $olmen total +e ocpa cada "ase. Datos 4 5 0.00%m 3
P 5 1/0 pa
6 5 02 7alla! m" 5 8 M# 5 8
4" 5 8 4# 5 8
Solución
De 6 5 m# 9:m# ; m" < !empla'ando 6 5 0. 0. m# ; 0. m" 5 m# !esol$iendo nos +eda. m# 5 m" ================:1< Pa!a los $alo!es de 4" & 4# ta(lando> ent!ando a ta(la con 1/0pa 5 0.1/Mpa. $# 5 0.0?/ m 3 9# Pa!a las masas
4" 5 0.000%@@ m 3 9#
4# 5 $# :m#< & 4" 5 $" :m" < !empla'ando en 4 5 4# ; 4" ==============..:< Nos +eda m" 5 0.00%9: $# ; $" < !empla'ando $alo!es $ " & $# !eslta +e m" 5 0.00@0#. & !empla'ando en :1<. M# 5 0.0%?/#. Pa!a la "!acción de $olmen. 4# 5 $ #9:$# ; $" < 5 2 4" 5 $ 9:$ " # ; $" < 5 0.0@2
4.13.- El circuito refrigerante de un sistema de aire acondicionado es un intercambiador de calor por cuyo exterior circula aire. El caudal de aire es 40 m3/min. entra a 40ºC, 1,1 bar y sale 0ºC, 1bar, el refrigerante 1 entra a los tubos con un t!tulo del 40" y 10ºC y sale como #apor saturado a 10ºC. $gnorando la transferencia de calor entre el intercambiador y el entorno, despreciando los efectos de la energ!a cin%tica y potencial, determ!nese para estado estacionario& c' El flu(o m)ximo de refrigerante, en *g/min d' +a energ!a transferida por el aire al refrigerante en *g/min ara el aire
m C
de enlace general& 2 5 6 2
6 2 .78 9 313 p 110
6 0.71:: m3/*g
º 4 ; ºm1 40 m3/min 47.<7 *g/min 0.71:: m3/*g =EE> para el intercambiador& ? @ AB Dnee A Dnee A Dnss 5 Dnss Dmee m11 m33 m m44 º m3F 4-3' mF1 A ' º º m mF1-' m Cp G F4-3' 4 - 3 f 4H.338 3 f xfg 10ºC fg 14:.:4 3 4H.378 0.4F14:.:H' 3 103.743 *(/*g 4 #.s. 4 1<1.:0 10ºC 2eemplaIando& º *( m 47.<7 *g/min x F1.003H --- ' F40 A 0' º* *gJJJJJJJJJJJ F1<1.:0 A 103.743' *(/*g b' El calor transferido por el aire
m 11.01H *g/min
º º º º ? @ A K Dmee Dmss º º º @ mss A mee º º @ m1Fs Ae' m1 CpG s,e
º @ 47.<7 *g/min F1L003H *( ' F-0' M Mg * º @ -<73.07: MN/min @ <73.07: M(/min
4.1. Ona bomba Pue opera en situaciQn estacionaria impulsa un caudal de agua de 0.0Hm 3/s a tra#%s de una tuber!a de 17 cm de di)metro asta un punto situado 100m por encima de la tuber!a de entrada Pue tiene un di)metro de 1Hcm. +a presiQn es aproximadamente igual a 1 bar, tanto en la entrada como en la salida, y la temperatura del agua permanece casi constante en 0C. Reterm!nese la potencia consumida por la bomba Fg<.71m/s ' AC
0.0Hm
=
d 1
=
17cm
z
=
100
d
=
1Hcm
P
=
1bar
T
=
0°C
AC
0
m=
Sd 1 A1
V
=
/ s
0.17m
0.1Hm
0.0Hm 3 / s 0.00100m 3 / kg
=
4<.
AC
0.17m
=
F d e '
F0.17m'
π =
S d A
=
=
3
π =
4
4
=
0.0H4 m
0.1Hm
=
F d s '
=
π =
4
4
=
0.018:8 m
0.0H m 3 / s
C
=
0 .0H m 3 / s 0.018:8 m / s
C
=
07<3m / s
0
Q − W + m 1 F h1
0
F0.1Hm'
π
=
=
0
0
0
Como AC 1
=
0.0Hm 3 / s
0.0Hm
C 1
=
C 1
=
3
/ s
0.0H4 m
0
W
0
=
=
m FC 1 / − C
=
4< .< kg / s F
1.<:7Hm / s 0
W
= −
+
C / + gz '
m
0
W
0
C 1 / + gz 1 ' − m F h
0
Como & m 1
&
+
47 .<< kW
/ − gz '
F1.<:7Hm / s '
−
F .7<: m / s '
−
< .7m / s x100 m '
Problema Nº 6.10 Ona masa de aire Pue inicialmente ocupa 1 m3 a 1,H bar y 0ºC sufre un proceso de compresiQn internamente re#ersible segTn una trayectoria politrQpica pV n cte. Uasta un estado final donde la presiQn es : bar y la temperatura es 10ºC. Reterm!nese& d' El #alor de n. e' El calor y el traba(o intercambiados por el aire, en *N. f' +a #ariaciQn de entrop!a del aire, en *N/M. Solución: a)
/1 F1/'-Fn A 1' F3<3M/<3M' AF1/1-n' 1m3/ /1 F/1'-FFn-1'/n' 3<3M/<3M F:00Mpa/1H0Mpa' FFn-1'/n' plicando logaritmo. ln 1.341 FFn-1'/n' +n4 Ronde n 1,:78 or lo tanto 0.33H3 m3 K F A 11'/Fn-1' K F:00Mpa S 0.33H3m3 A 1H0MpaS1m3'/F1-1.:78' K -1<0.: *N. 11 m21 m F1H0 Mpa S 1 m3'/F0.78*N/MgºM'F<3ºM' m 1.8783 Mg @ K VO @ -1<0.: mC#F A 1' @ -:.71 *N V> mFC#lnF/1' 2lnF/1' V> 1.8738 F-10.3' V> -0.1740 corregir
