Primer Certamen 2.2008
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7/25/2019 Primer Certamen 2.2008
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PRIMER CERTAMEN TERMODINAMICA 440137/440010
2 Semestre 2008
1. (35 puntos). El depsito con aire bajo el pistn, en la figura, contiene aire a la
presin de 150 kPa y temperatura 50C. En la condicin inicial el pistn est
apoyado en los topes. El peso del pistn es de 800 kg y la presin atmosfrica es de
100 kPa.
La fuerza que ejerce el resorte sobre el pistn vara linealmente con su cambio de
longitud, esto es; F k x= con 50 /k kN m= para este caso.
Si se suministra calor al aire determine:
a)
Temperatura que debe alcanzar el aire para
que el pistn comience a subir y la cantidad
de calor que se debe suministrar al aire.
b)
Temperatura que debe alcanzar el aire paraque el pistn llegue a la lnea del resorte.
c) Calor y trabajo intercambiado en ese
proceso.
d) Temperatura final que alcanza el aire cuando
comprime el resorte y alcanza el tope
superior.
e)
Trabajo y calor intercambiado en ese
proceso.
f) Represente los procesos en un diagrama P-V
Aire30cm
40 cm
30cm
W= 800 kg
30
cm
2.
(25 puntos) Un flujo de CO2 a la presin de 600 kPa y temperatura 120C seexpanden adiabticamente, hasta la presin de 100 kPa, en una tobera convergente-
divergente. Considerando despreciable la velocidad de entrada, y la variacin de
energa potencial, determine:
a) Temperatura de salida del CO2.
b) Velocidad que alcanza el CO2a la salida de la tobera.
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3. (40 puntos) La figura corresponde a una turbina a gas que opera con aire y un flujo
de 7000 kg/h. El compresor recibe aire a la presin de 120 kPa y temperatura 40C y
lo comprime hasta la presin de 900 kPa con un ndice politrpico de n=1.3. Luegoingresa a un proceso de calentamiento desde donde sale a la temperatura de 1200C.
Compresor
Turbina
Nneta
2
1
3
4
rQ
cQ
= Nturbina
+ Ncompresor
Posteriormente el aire ingresa a una turbina donde se expande adiabticamente pasando
finalmente a un intercambiador donde rechaza calor y completando el ciclo de trabajo.
Determine:
a)
Temperatura de salida del aire del compresorb) Potencia en kW recibido y calor rechazado en kW por el compresor
c) Calor en kW que recibe el aire en el calentamiento.
d) Potencia que entrega la turbina en kW.
e) Potencia neta del ciclo en kW.
f) Calor que rechaza el aire en el intercambiador.
g)
Represente los procesos en un diagrama P-V.
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