Termodinamica

1. Cuando la presión de operación de una olla es 18 psia, sale vapor de agua por una abertura cuya área transversal es de 0,2 in2. Se observa que la cantidad de líquido al interior de la olla baja 0,5 gal en 45 min, para cuando se establecen condiciones constantes de operación. En estas condiciones determine:

a) El flujo másico del vapor y su velocidad de salida

b) La energía total y de flujo de vapor por unidad de masa

c) La rapidez con que sale energía de la olla, por medio del vapor

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

3. Vapor saturado del refrigerante 134a a 900 kPa y 150 m/s ingresa a un difusor donde gana calor a 4 J/s. Si el área de salida es mayor a la de entrada en un 85 por ciento, ¿Cuál es la velocidad de salida y el flujo másico de refrigerante?

4. A un compresor diseñado para usar refrigerante 134a se alimenta un flujo de 0,45 m3/min de vapor saturado a 200 kPa. Si la presión de descarga del compresor es 750 kPa y la potencia que interviene en el proceso es 2,75 kW ¿Cuál es la temperatura que se esperaría a la salida del compresor para el fluido de trabajo?

5. En una turbina se expande vapor de agua de 6 MPa a 40 kPa. Si a la entrada la temperatura y velocidad del vapor son 400 ºC y 80 m/s, respectivamente, mientras que a la salida el fluido viaja a 50 m/s y posee una calidad del 92 por ciento, calcule el cambio de energía cinética experimentado por el vapor, la potencia del equipo y su área a la entrada.

6. A través de una turbina pasa un flujo de 45 000 lbm/h de vapor de agua que entra a 1 000 psia y 900 ºF y sale a 5 psia como vapor saturado. Estime la tasa de pérdida de calor para el vapor cuando la potencia del equipo es 4 MW.

7. Una válvula de expansión ubicada dentro de un ciclo de refrigeración es atravesada por un flujo de refrigerante 134a que entra como líquido saturado a 200 psia y su presión de salida es 35 psia. Calcule los cambios de energía interna y la temperatura a través de la válvula.

8. Refrigerante 134a entra a un condensador a 1 200 kPa y 85 °C con un flujo de 0,042 kg/s y sale a la misma presión pero subenfriado en 6,3 °C. La condensación se realiza con agua de enfriamiento, la cual experimenta una elevación de temperatura de 12 °C. A partir de la anterior información calcule la tasa de transferencia de calor y el flujo másico del agua.

9. Se desean enfriar 1500 pollos por hora desde 22 °C hasta una temperatura promedio de 3 °C con agua helada que entra a un enfriador. Cada pollo tiene una masa promedio de 2,2 kg y se puede considerar que su calor específico