Problemas Fenómenos de Transporte I, II y III Unidad II– 2015

1. por un tubo pasa aire en flujo constante, a 300KPa, 77 °C y 25 m/s. a una tasa de 18 kg/min. Determine a) el diámetro de tubo, b) la tasa de energía de flujo.

2. A una tobera entra aire constantemente a 300 kpa, 200 °C y 45m/s, y sale a 100 kpa y 180 m/s. el área de entrada de la tobera es 110 cm2. Determine a) el flujo másico por la tobera, b) la temperatura del aire a la salida y c) el área de salida de la tobera.

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

4. A un difusor adiabático entra aire a 13 psia y 50 °F, con una Velocidad constante de 600 pies/s, y sale con una baja velocidad, a una presión de 14.5 psia. El área de salida del difusor es 4 veces el área de entrada. Determine a) la temperatura del aire a la salida, y b) se velocidad a la salida.

5. A una tobera adiabática entra dióxido de carbono. De una manera estacionaria, a 1 MPa y 500 °C, auna razón de 6000 kg/h, y sale a 100 KPa y 450 m/s. El área de entrada a la tobera es 40 cm 2. Determine a) la velocidad de entrada y b) la temperatura de salida.

6. A una tobera adiabática entra refrigerante 134a, en régimen estacionario, a 700KPa y 120 °C, con una velocidad de 20 m/s, y sale a 400 KPa y 30 °C. determine a) la velocidad del refrigerante a la salida, y b) la relación entre las áreas de entrada y salida A1/A2.

7. Considere una tobera a la que entra vapor de agua a una manera estacionaria a 4 MPa y 400 °C con una velocidad de 60 m/s y sale a 2 MPa y 300 °C el área de entrada de la tobera es 50 cm2 y la tobera pierde calor a la tasa de 7.5 kj/s. determine a) el flujo másico del vapor de agua, b)la velocidad de ese vapor a la salida y c) el área de salida de la tobera .

8. Se acelera vapor por una tobera, de una manera estacionaria, de una velocidad baja a una velocidad de 280 m/s, a razón de 2.5kg/s. si la temperatura y la presión del vapor a la salida de la tobera son 400 °C y 2 Mpa, el área de salida de la tobera es.

9. Entra vapor, de una manera estacionaria, a un difusor a 0.5 MPa, 300 °C Y 122 m/s a una razón de 3.5 kg/s. el área de entrada del difusor es

10. Un intercambiador de calor adiabático se usa para calentar agua fría a 15 °C que entra a una razón de 5 kg/s, mediante aire caliente a 90 °C que entra también a razón de 5kg/s. si la temperatura de salida del aire caliente es 20 °C la temperatura de salida del agua fría es

11. Se usa un intercambiador de calor para calentar agua fría a 15 °C que entra a una razón de 2 kg/s. mediante aire caliente a 185 °C que entran a una razón de 3kg/s. El intercambiador de calor no está aislado y pierde calor a razón de 25 kj/s. si la temperatura de salida de aire caliente es 20 °C, la temperatura de salida del agua fría es

12. Un intercambiador de calor adiabático se usa para calentar agua fría a 15 °C que entra a razón de 5 kg/s mediante agua caliente a 90 °C que entran a razón de 4 kg/s. Si la temperatura de salida del agua caliente es 50 °C, la temperatura de salida del agua fría es

13. En una ducha el agua fría a 10 °C que fluye con un flujo de 5 kg/min se mezcla con agua caliente a 60 °C que fluye con un flujo de 2kg/min. La temperatura de salida de la mezcla es

14. En un sistema de calefacción , el aire frío del exterior, a 7 °C que fluye a razón de 4 kg/min, se mezcla adiabáticamente con aire caliente a 70 °C que fluye a razón de 3kg/min. La temperatura de salida de la mezcla es

15. De la figura 1, calcule la presión en el punto A.

Figura 1 Figura 216. De la figura 2, calcule la diferencia de presión PA - PB.17. El agua fluye a través del sistema que aparece abajo a razón de 20 L/min. Estime la presión requerida en el

punto 1 si las pérdidas por fricción son despreciables.

18. Por una manguera de riego de 2 cm de diámetro interior circula un flujo de agua de 15 litros por minuto. La boquilla de la manguera tiene un diámetro interior de 1 cm. Determinar la velocidad de salida del agua y el tiempo que tardaremos en llenar un recipiente de 45 litros empleando esta manguera. ¿Cambiaría dicho tiempo si se cambia la boquilla de salida por otra cuyo diámetro interior sea 0.75 cm?.

19. Determinar el caudal y el tipo de régimen de un fluido que se transporta por una tubería de 4cm de diámetro sabiendo que su velocidad es de 5m/s.

20. Una tubería de 10cm de diámetro transporta agua a una velocidad de 2m/s. La presión en la entrada es de 15000 Pa y en la salida hay un estrechamiento de la tubería a 6cm de diámetro. Sin considerar rozamiento, determinar la presión de salida. Densidad del agua 1000kg/m3

21. El tanque de una poceta tiene una sección rectangular de dimensiones 20cm x 40cm y el nivel del agua está a una altura h = 20 cm por encima de la válvula de desagüe, la cual tiene un diámetro de 5 cm. Si al bajar la palanca, se abre la válvula:

a) ¿Cuál será la rapidez inicial de desague por esa válvula en función de la altura de agua remanente en el tanque?

b) ¿Cuál es la rapidez inicial de desagüe? No desprecie la velocidad en la superficie del tanque.

22. Por una tubería horizontal de 2 cm de diámetro se transporta agua con una velocidad de 3m/s. Calcular el caudal, la velocidad en otra sección de la misma línea de 1.2 cm de diámetro y la diferencia de alturas entre 2 tubos verticales colocados inmediatamente antes y después del estrechamiento.

23. Un tanque para almacenar ácido sulfúrico tiene 1.8m de diámetro y 4.6m de altura. Si la gravedad específica del ácido es 1.8, calcular la presión en el fondo del tanque si se encuentra abierto a la atmósfera en la parte superior.

24. De la figura 3, calcular la presión del aire.

Figura 3 Figura 4

25. De la figura 4, calcular la diferencia de presión entre los puntos A y B, si la gravedad específica del aceite es de 0.85.

26. Calcular la diferencia de presión entre los puntos A y B para las figuras 5, 6 y 7 respectivamente.

27. Calcular la presión en el punto A para la figura 8.

Figura 5 Figura 628. En la figura 9, la tubería que conforma el sifón tiene un diámetro interior de 3.6cm y termina en una tobera

de 20 mm de diámetro. Suponiendo que en el sistema no hay pérdidas de energía, calcular el caudal y la presión en los puntos B y E.

29. En la figura 10, el tanque tiene un diámetro de 2m y la tobera un diámetro de 60mm. Determinar el tiempo que tarda en disminuir el nivel desde 4m a 1.5m.

30 En la figura 10, el tanque tiene un diámetro de 3m y la tobera un diámetro de 100mm. Determinar el tiempo que tarda en vaciar el tanque si la altura es 2.7m

Figura 7 Figura 8

Figura 931. En la figura 10, el tanque tiene un diámetro de 10 pies y la tobera un diámetro de 4 pulgadas. Determinar el tiempo que tarda en vaciar el tanque si la altura es 15 pies

32. En la figura 10, el tanque tiene un diámetro de 2m y la tobera un diámetro de 50mm. Determinar el tiempo que tarda en disminuir el nivel desde 2.7m a 1.5m.

33. En la figura 11, fluye agua de A a B a razón de 0.4m3/s . Si la presión en A es de 70 kPa, determinar la presión en B.

Figura 10 Figura 11

34. En la figura 12, calcular el caudal del agua que pasa por el sistema ilustrado.

35. En la figura 14, calcular el caudal del agua que pasa por el sistema ilustrado y la presión en el punto A.

36. En la figura 15, calcular el caudal de aceite que sale del tanque y las presiones en los puntos A y D.

Figura 12 Figura 13

37. El medidor de Venturi de la figura 13 transporta aceite (sg.=0.9). La sg del fluído manométrico es de 1.4. Determinar el caudal del aceite

Figura 14 Figura 15

Figura 16

38. A través del medidor de Venturi de la figura 16, fluye hacia abajo aceite (sg.=0.9). Si h es 30 pulgadas, determinar el caudal del aceite

39.

Figura 8.15

Calcular la energía añadida por la bomba

Figura 10.33

Figura 11.12 Figura 11.13

Figura 11.15

Figura 11.16