TERMODINÁMICA I Semestre II-2010 Ing. Yosmar Bermúdez 1

TERMODINÁMICA I
Semestre II-2010
Ing. Yosmar Bermúdez
1.-) por una tubería fluye vapor de agua a una presión de 1,4MPa y 300ºC. Conectado a esta
tubería a través de una válvula, se encuentra un depósito con un volumen de 0,4m3 e inicialmente
tiene vapor saturado a 350kPa. La válvula se abre y el vapor de la tubería fluye dentro del Depósito
hasta que la presión interna es de 1,4MPa. Determine: a.-) Temperatura Final dentro del Depósito,
b.-) Masa de vapor que entra al depósito.
Vapor
Vapor
2.-) El agua de un depósito rígido cerrado de 150l se encuentra a 100ºC con 90% de calidad. El
depósito se enfría a -10ºC. Calcule la transferencia de calor durante el proceso.
3.-) Cuando se requiere un suministro de vapor para proporcionar energía a los procesos
industriales se utiliza con frecuencia la cogeneración. Suponga que se necesita un suministro de
5kg/s de vapor a 0,5MPa. En lugar de generarlo con una bomba y una caldera, se utiliza el sistema
que se representa en la figura adjunta de modo que el suministro de vapor se extrae de la turbina
de alta presión. Determine l a potencia que la turbina cogenera en este proceso.
Suministro
de 20kg/s
10MPa
500ºC
Vapor de
proceso
5kg/s
Turbina
de alta
presión
Turbina
de baja
presión
Potencia=?
15kg/s al
condensador
0,5MPa
20kPa
155ºC
X= 90%
4.-) Un tanque rígido perfectamente aislado contiene 5kg de una mezcla saturada líquido-vapor de
a gua a 100kPa. Al inicio 3 cuartos de la masa están en fase líquida. Una resistencia eléctrica
colocada en el tanque se conecta a una fuente de 110V, y circula por la resistencia una corriente
de 8A cuando se acciona el interruptor. ¿Cuánto tiempo tardará en evaporarse el líquido en el
tanque? Muestre también el proceso en un diagrama T-v respecto de las líneas de saturación.
5.-) Dos tanques rígidos están conectados por medio de una válvula. El tanque A contiene 0.2m 3
de agua y 400kPa y una calidad de 80%. El tanque B contiene 0.5m3 de agua a 200kPa y 250ºC. La
válvula se abre y con el tiempo los dos tanques alcanzan el mismo estado. Determine la presión y
la cantidad de calor transferido cuando el sistema alcanza el equilibrio térmico con los alrededores
a 25ºC
6.-) Determine el cambio en la entalpía específica del nitrógeno, en kJ/kg, cuando éste se calienta
de 600 a 1000K, use: a.) Datos tabulados para el gas, b.) ecuación de calor específico en función de
la temperatura, c.) valor de calor específico a la temperatura promedio, d.) valor de calor
específico a temperatura ambiente.
7.-) Un tanque rígido contiene 10kg de aire a 200kPa y 27ºC. El aire se calienta después hasta que
su presión se duplica. Determine: a) volumen del tanque; b) Calor transferido
8.-) Un tanque de 0.3m3 contiene oxígeno a 100kPa y 27ºC. Una hélice dentro del tanque gira
hasta que la presión interior llega a 150kPa. Durante el proceso 2kJ de calor se liberan hacia los
alrededores. Determine el trabajo realizado por la hélice. Desprecie la energía almacenada por la
hélice.
9.-) Una válvula bien aislada sirve para estrangular vapor de agua de 8Mpa y 500ºC a 6Mpa.
Determine la temperatura final del vapor y el volumen específico si se pudiera determinar.
10.) Una corriente de agua caliente a 80ºC entra a una cámara de mezclado con una tasa de flujo
másico de 0.5kg/s donde se mezcla con una corriente de agua fría a 20ºC. Si se desea que la
mezcla salga de la cámara a 42ºC, determine la tasa de flujo másico de la corriente de agua fría.
Suponga que todas las corrientes están a la misma presión de 250kPa.