SEMINARIO N 5:CICLO DE CARNOT - CICLO INVERTIDO1) En una instalacin determinada se dispone de gases producidos por un proceso de combustin a1000F. Cul es la eficiencia mxima de una planta trmica que trabaja con estos gases ytransfiera calor al medio ambiente a 70F? Si la energa calorfica disponible en los gases es de13000 BTU/min. Cul es la potencia mxima desarrollable (HP)?2) En la figura se muestra la instalacin de una mquina trmica que trabaja entre dos reservorios atemperaturas diferentes. Determinar:a. Si los valores dados son posibles de ser alcanzados.b. Cul es la temperatura mxima posible del reservorio fro, para que los valores dados seanposibles?3) Nitrgeno gaseoso acta en un ciclo de Carnot en el cual los volmenes respectivos en sus cuatroesquinas seguidas, partiendo de la expansin isotrmica son:V1 = 0.3565 pies V2 = 5.57 pies V3 = 8 pies V4 = 0.5130 piesAdems recibe 4 BTU de calor a 1100F y rechaza energa al cuerpo fro a 60F. Determinar:a. Trabajo del ciclo (BTU).b. La presin media efectiva (psi).4) Una mquina de Carnot que funciona entre 482C y 32C produce un trabajo de 11000 Kgf-m.Determinar:a. El rendimiento trmico de la mquina.b. Calor suministrado (kcal).c. El cambio de entropa durante la expulsin de calor (kcal/K).5) En un ciclo de Carnot, el calor suministrado es de 10.1 kcal y la relacin de expansin diabtica (rk)es 15.6 (rk = V4 / V1 = V3/V2). Si la temperatura de la fuente fra es de 15.5C y K=1.4, determine:a. Dibujar el ciclo de carnot en el plano P-V.b. El rendimiento trmico.c. El trabajo.d. El calor expulsado.e. Temperatura de la fuente caliente.f. Determinar la presin en el punto mximo, si la P4 = 120 bar.g. S (variacin de entropa).6) En un ciclo de carnot, al inicio de la expansin isotrmica P1=2.07MPa, V1=0,14m y T2=282C. Larelacin de expansin isotrmica rt=2 y la relacin de expansin isentrpica rk=5. El valor de k=1.4Hallar:a. Temperatura fra y la presin en cada punto de ciclo.b. El calor suministrado al ciclo.c. El calor rechazado.d. Rendimiento.Ing. JOSUE ALATA Docente FIA27) Determinar el rendimiento trmico de un motor que funciona segn el ciclo reversible de carnot. Latemperatura de suministro del calor es de 500C y de la extraccin de 20C. Determinar tambin qucantidad de calor se suministra al motor y qu cantidad de calor se extrae de l, si su potencia es de500 KW.8) Dos mquinas trmicas M1 y M2 se conecta en serie entre una fuente de calor y un depsito fro. Latemperatura a la cual el calor desprendido por M1 y recibido por M2 es 87 C. La primera mquina(M1) absorbe 390 kJ de calor y rechaza 170 kJ de calor. Las mquinas tienen los mismosrendimientos trmicos. Determine:a. Trabajo W1 y W2 de cada mquina.b. El rendimiento trmico.c. Las temperaturas de la fuente caliente y del depsito fro9) Dos mquinas trmicas reversibles trabajan entre los mismos lmites trmicos. Uno desarrolla 50 kWy una eficiencia de 30%, la otra recibe 4240 kJ/min de la fuente de alta temperatura. Determine eltrabajo desarrollado por la segunda mquina y el calor que cada una cede al punto de bajatemperatura.10) Una mquina trmica de carnot recibe calor (750K) y libera calor de desecho al ambiente (300K).La salida de trabajo total de la mquina trmica se usa para accionar un refrigerador de carnot queextrae el calor de un espacio enfriado a 15C a una relacin de 400kJ/min y lo regresa al ambientea 300K. Determine:a. La transferencia de calor a la mquina trmica.b. La transferencia de calor total al ambiente.c. El coeficiente de operacin del refrigerador.11) Una bomba de calor servir para calentar una casa durante el invierno. La casa se va a mantener a21C todo el tiempo. Se estima que la casa consumir 135000 kJ/h cuando la temperatura exteriordesciende a -5C. Determine la potencia requerida para accionar esta unidad de bomba de calor.12) Un refrigerador de carnot opera entre los lmites de temperatura de 30C a 25C. La potenciarequerida por el refrigerador, la suministra una mquina de carnot que opera entre los lmites de500C y 25C. Determnese la relacin de calor absorbido por el refrigerador al calor absorbido por lamquina trmica, 1, COPR.13) Se emplea una bomba de calor para mantener una casa a una temperatura constante de 23C. Lacasa libera calor hacia el aire exterior a travs de las paredes y las ventanas a 60000 kJ/h, mientrasla energa generada dentro de la casa por la gente, las luces y los aparatos asciende a 4000 kJ/hpara un COPac de 2,5. Determine la potencia de entrada de la bomba de calor.14) Cuando un hombre regresa a su casa (bien aislada) en un da de verano la encuentra a 32C.Enciende el aire acondicionado que enfra toda la casa a 20C en 15 min. Si el coeficiente deoperacin del sistema de aire acondicionado (COPREF) es 2,5. Determinar la potencia consumida porel acondicionador de aire. Suponga que toda la masa dentro de la casa es equivalente a 800 kg deaire, para mantener la casa a 20C es necesario extraer 0.72 kJ de energa por kg de aire y porgrado centgrado de diferencia de temperatura entre inicio y final de la casa.15) Para calentar un edificio durante el invierno se emplea una bomba de calentamiento. El aire exteriorse encuentra a 10C y se desea mantener el interior del edificio a 25C. Mediante un anlisis previode transferencia de calor se estima que las prdidas de calor del edificio hacia el exterior sonaproximadamente 50000 kcal/h.a. Determine el flujo de calor absorbido por la bomba de calor.b. Determine la potencia requerida para lograr el calentamiento.