INACAP VALPARAISO Ing. Maquinaria y Vehículos Automotrices Termodinámica II
Tarea N° 2
Nombre Alumno (s): Patricio Arredondo José Garrido Juan Rojas Eduardo Valdivia Nombre Profesor: Nygel Cayupe Fecha: 15 de Mayo de 2014
EJERCICIOS LIBRO TERMODINAMICA WARK, 6TA EDICIÓN Ejercicio 5.2 A un haz de 200 tubos paralelos, cada uno de los cuales tiene un diámetro de 2 cm, entra Oxigeno a 180kPa y 47°C. a) Determínese en m/s la velocidad del gas necesaria a la entrada de los tubos para asegurar un flujo másico total de 5000 kg/h b) Si las condiciones a la salida son 160 kPa y 12,5 m/s, determínese la temperatura de salida en ° Celsius. 200 tubos paralelos, c/u de 2 cm de diámetro P1=180 kPa °T=47°C V1=? ṁ = 5000 kg/h P2=160 kPa V2=12,5 m/s T2=? a)
se sabe que
/:200 (tubos)
V = 10,2 m/s
velocidad entrada por tubos
b)
T = 1,74 °K x 200 tubos T= 348,2 °K – 273,15 T = 75,05 °C
Ejercicio 5.11 A un volumen de control en régimen estacionario entra refrigerante 134ª a 80 psia, 200 °F y 22 ft/s, siendo el diámetro del conducto de entrada de 0,30 ft. A la salida del volumen de control la presión es 10 psia y el fluido tiene una calidad del 70%. Si la salida tiene un diámetro de 0,60 ft, determínese: a) El flujo másico en lbm/s b) La velocidad de salida en ft/s R 134ª P=80 psia T=200 °F V=22 ft/s Øe=0,30 ft
P=10 psia x=70% Øs=0,60ft
V2 = ? a)
b)
V2 = 20,42 ft/s
Ejercicio 5.14 50 kg/s de aire, que inicialmente se encuentran a 0,25 MPa y 80° C, circulan por un conducto de 100 cm² de sección. Aguas abajo, en otra posición, la presión es 0,35 MPa, la temperatura 100° C y la velocidad 20 m/s. Determínese a) La velocidad de entrada en m/s b) El área de salida en cm² = 50 kg/s P1=0,25 MPa T1=80° C A1=100 cm² V1=? ṁ
P2=0,35 MPa T2=100° C V2=20 m/s A2=?
a)
se sabe que
V1 = 2026,99 m/s
b) De punto anterior, se deduce formula a usar como
A2 = 0,765 m² A2 = 7650 cm²
Ejercicio 5.23 A un conducto largo de 12 in de diámetro interior inicial (posición 1) entra agua a 40° F a 2,5 ft/s. En la posición 2, aguas debajo de la posición 1, el diámetro interior es de 8 in. Determínese: a) El flujo másico en lbm/h b) La velocidad del fuido en la posición 2 en ft/s Posición 1 Ø1=12 in = 1ft T=40° F V1=2,5 ft/s
a)
= 122,57 lbm/s
Posición 2 Ø 2=8 in a) = ? b) V 2=?
b) V1*A1 = V2*A2
V2 = 5,625 ft/s
Ejercicio 5,26 A un compresor entra un flujo másico de 4 Lbm/min de refrigerante 134ª a 40 psia y 40° F. a) Si la velocidad de entrada es de 30 ft/s, determínese el diámetro del conducto de entrada, en pulgadas. b) Si el estado de salida es 140° F y 160 psia y el diámetro de conducto de salida es el mismo que el de entrada, determínese la velocidad de salida, en ft/s. Refrg. 134a ṁ 4 lbm/min =
a) V= 30 ft/s Ø= ? P= 40 psia T= 40° F De tabla sobrecalentado
Refrg 134a
Despejando el diámetro:
√ D = 0,70 in
b) T = 140° F P = 160 psia Por tabla de sobrecalentado Refrg 134ª se tiene
Ejercicio 5.35 Una tobera adiabática admite aire a 3 bar, 200° C y 50 m/s. Las condiciones de salida son 2 bar y 150° C. Determínese la relación de áreas de salida y entrada A 2/A1. Pe.aire= 3 bar Te.aire= 200° C Ve.aire = 50 mt/s
Ps.aire = 2 bar Ts.aire = 150° C
[ [ ] ] * + * + [[]] Datos de entalpía obtenidos por tabla
simplificando la ec. De balance energético
√ * + ( [] []) () Si
Entonces:
Si
Entonces
*+
Ejercicio 5.38 El estado de entrada de refrigerante 134a a una tobera adiabática es 80 psia y 100 ft/s. A la salida el fluido es vapor saturado a 60 psia y tiene una velocidad de 535 ft/s. Determínese: a) La temperatura de entrada en grados Fahrenheit b) El flujo másico en lbm/s, si el área de salida es de 0,016 ft² Refrigerante 134a Tobera adiabática Q = 0 Estado 1 P= 80 psia V= 100 ft/s
Estado 2 P= 60 psia h= 108,72 Btu/lbm (por table)
a) simplificando la ec. De balance energético
Si
Entonces:
Por tabla R134a sobrecalentado
b)
Por tabla se tiene