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Termodinámica

Práctico 3 EFE 1. A través de una turbina (Figura 1) se expande vapor en un proceso adiabático de estado y

flujo estables. La velocidad de flujo másico del vapor es de 3 lbm/s. El estado de entrada del vapor es de 500 psia y 1000ºF, mientras que el estado de salida es de 100 psia y 560ºF. Los cambios de energía cinética y potencial son despreciables a través del dispositivo. Calcular la salida de potencia (velocidad de trabajo realizado) para la turbina. (32ss677, p89-uri)

2. Por una bomba fluye agua (Figura 2) a una velocidad de 3 lbm/s de flujo másico. El estado del

agua a la entrada es 100 psia y 70ºF, mientras que el estado a la salida es 500 psia y 70ºF. Durante el proceso ocurren cambios insignificantes de energía cinética y potencial, y el proceso de estado y flujo estables es adiabático. Calcular la entrada de potencia requerida por la bomba. (32ss677, p89-ure)

3. A través de un compresor (Figura 3) fluye refrigerante-22 en un proceso de estado y flujo

estables. El proceso es adiabático y en el compresor ocurren cambios insignificantes de energía cinética y potencial. La velocidad de flujo másico del refrigerante es de 0,3 lbm/s. El estado de entrada es 100 psia y 55ºF, y el estado de salida es 400 psia y 200ºF. Calcular la entrada de potencia al compresor. (32ss677, p89-url)

Figura 1 Figura 2 Figura 3

4. Por un una tubería (Figura 4) de 25,4 mm de diámetro circula agua, en la entrada tiene una

presión de 70 kgf/cm2 y una T = 38,7ºC, dicha tubería recibe calor de tal forma que en la salida se tiene vapor saturado seco a una P = 65 kgf/cm2. El vapor saturado seco que sale de la tubería con un caudal de 5000 l/h alimenta a una turbina donde se expande hasta la presión de 0,14 kgf/cm2 y una calidad de 90%, el diámetro de descarga de la turbina es igual al de la tubería. Considerar adiabática la turbina. Calcular:

a) La potencia generada por la turbina b) Determinar el flujo calórico consumido por la tubería

Figura 4

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5. Una bomba (Figura 5) alimenta a una tobera con agua desde cierto depósito, el orifico de salida de la tobera tiene 1 cm de diámetro, la velocidad de salida es de 600 m/min, la relación área de entrada y salida de la tobera es de 20 a 1. La presión de salida es de 1,033 kgf/cm2, la diferencia de altura es de 20 m. La presión ejercida sobre el depósito es la atmosférica. ¿Cuál es la presión en la entrada de la tobera y cuánto vale la potencia de la bomba?

Figura 5

6. Un compresor (Figura 6) alimenta con vapor a una tobera, el cual entra con una velocidad baja

a una presión de 28,12 kgf/cm2 y T = 316ºC y sale a 17 kgf/cm2 con una velocidad de 470 m/s. Su diámetro de salida es 11,88 mm. El vapor ingresa al compresor a una presión de 1,033 kgf/cm2 y T = 204ºC. La pérdida de calor del compresor es de 143,52 Kcal/kg. Determinar la potencia requerida por el compresor. Considerar adiabática la tobera.

Figura 6

7. Se necesita vapor saturado seco para alimentar una turbina (Figura 7) y para conseguirlo se

hace pasar vapor recalentado a 32 kgf/cm2 y 327ºC por un humidificador en el que se pulveriza agua, la misma que entra a 42 kgf/cm2 y 54ºC en la corriente de vapor. El caudal del vapor recalentado es 900 kg/h. El vapor saturado seco que sale del humidificador a 26,83 kgf/cm2 ingresa a la turbina y se expande hasta la P=7,03 kgf/cm2 y x=90%. Determinar la potencia de la turbina, la cual se la puede considerar adiabática.

Figura 7