Problemas de Clase Tema Mezclas No Reactivas-Ba

8/11/2019 Problemas de Clase Tema Mezclas No Reactivas-Ba

1/59

Termodinmica Aplicada

Problemas.

Problemas Tema: Mezclas no reactivas. Psicrometra.

PARTE A: Mezclas no reactivas.

Problema 1

Un kilogramo de Argn (Ar) a 27C y 1 bar est contenido en un deposito rgido

conectado mediante una vlvula a otro depsito rgido que contiene 0,8 kg de O2 a

127C y 5 bares. La vlvula se abre, y se permite quye los gases se mezclen,

alcanzndose el estado de equilibrio a 77C. Determine:

a) El volumen de cada depsito, en m3.

b) La presin final, en bar.

c)

El calor intercambiado por los gases durante el proceso, en kJ.d) La variacin de entropa de cada gas, en kJ/kg.

Problema 2

Una turbina de gas recibe una mezcla de gases que contienen una composicin molar de

: 10% de CO2, 19% de H2O y 71% de N2, que entra a un turbina adiabtica a 720K y

0,35MPa con un flujo volumtrico de la mezcla a 3,2 m3/s y abandona la turbina a 380K

y 0,11 MPa. Despreciando la variacin de energa cintica y potencial. Determinar la

potencia obtenida en rgimen estacionario.

Problema 3

Una Mezcla que tiene una composicin msica de un 80% de N2y un 20% de CO 2entraa 1000 K y 5 m/s en una tobera y se expande adiabticamente con una relacin de

presin de 7,5:1, y abandona la tobera a 900 m/s. Determinar la eficiencia isoentrpica

de la tobera en funcionamiento estacionario.

Problema 4

Una mezcla de gases que contiene una composicin molar de 60% de O 2y 40% de N 2,

entra en un compresor aislado trmicamente que opera en estado estacionario a 1 bar y a

20C, con un flujo msico de 0,5 kg/s y se comprime hasta 5,4 bar. Despreciando las

variaciones de la energa cintica y potencial. Determinar para un rendimiento

isoentrpico de un compresor de 0,78:

a)

La temperatura de salida.b) La potencia requerida.

c)

La generacin de entropa del compresor.

Prof. D. Francisco Garca-CrdovaDpto. de Ingeniera Trmica y de Fluidosrea de Mquinas y Motores Trmicos (UPCT)

1/59


2/59


Problemas.

PARTE B: Mezclas no reactivas. Psicrometra.

Problema 5

Se mezclan 100 m3/min de aire seco a 32 C y 1 bar con una corriente de hidrgeno a

127C y 1 bar para formar una corriente de mezcla a 47C y 1 bar. La mezcla es

adiabtica y estacionaria. Los efectos en la energa cintica y potencial pueden

despreciarse. Determinar:

a) Los flujos msicos de aire seco e hidrgeno, en kg/min.

b)

Las fracciones molares de aire seco y del hidrogeno en la mezcla de salida.

c) La entropa por unidad de tiempo en kJ/K.min.

Problema 6

Una muestra de 1kg de aire hmedo inicialmente a 21C, 1 atm y 70% de humedad

relativa se enfra a 4,5 C manteniendo constante la presin. Determinar:

a) La humedad especifica inicial.

b)

La temperatura de roco.

c) La cantidad de agua que se condensa, en kg.

Problema 7

Una mezcla de aire y vapor de agua est contenida en un recipiente cerrado y rgido de

35 m3de volumen a 1,5 bar, 120C, y =10%. La mezcla se enfra a volumen constante

hasta que su temperatura se reduce a 22C. Determinar:a)

La temperatura de roco del estado inicial, en C.

b) La temperatura a la cual comienza la condensacin, en C.

c)

La cantidad de agua condensada, en kg.

Problema 8

Un depsito cerrado y rgido que tiene un volumen de 3 m3contiene inicialmente aire a

100C y 4,4 bar, con una humedad relativa del 40%. Si el contenido del depsito se

enfra a 20C. Determinar:

a) La temperatura a la cual comienza la condensacin, en C.

b)

El calor transferido, en kJ.

c)

Si el contenido del depsito se enfra a 80C, determine el calor transferido, enkJ.

Problema 9

Una mezcla de aire y vapor de agua a 25C y 1 bar posee una humedad relativa del

50%. Calcular:

a)

La humedad especfica en kg(v)/kg(a.s.).

b) La temperatura de roco, en C.

c)

La entalpa, en kJ/kg(a.s.)

d) El volumen especfico en m3/kg de aire seco.

2/59


3/59


Problema 10

Un gas natural a 23 C y 1 bar entra a un horno con la siguiente composicin molar:

40% de propano (C3H8), 40% de etanol (C2H6), 20% de metano (CH4). Determinar:a)

El anlisis en fraccin de masa.

b) La presin parcial de cada componente, en bar.

c) El flujo msico, en kg/s, para un flujo volumtrico de 20 m3/s.

Problema 11

Un gas natural Una corriente de aire de 1000 m3/h entra a 25 C y 50 % de humedad

relativa en un aparato de aire acondicionado y sale del mismo a 14 C y 90 % de

humedad relativa. Empleando el diagrama psicromtrico de la figura A-9 se pide

calcular:

a) La potencia frigorfica del equipo.

b)

Gasto msico de agua que condensa.

Problema 12

Un ventilador dentro de un conducto aislado suministra aire hmedo a la salida del

conducto a 22 C, 60% de humedad relativa, a 1 atm y un flujo volumtrico de 0,5 m3/s.

En el estado estacionario, la potencia de entrada del ventilador es de 1,3 kW. Usando el

diagrama de Psicrometra, determinar la temperatura y la humedad relativa a la entrada

del conducto.

Problema 13

En un deshumidificador que opera estacionariamente entra aire a 25C, 1 atm y 65 % dehumedad relativa. El aire hmedo saturado y el condensado salen a corrientes separadas,

ambas a 12C. Despreciando los efectos de las energas cinticas y potencial,

determnese:

a)

El calor transferido desde el aire hmedo, en kJ por kg de aire seco.

b) La cantidad de agua condensada, en kg por kg de aire seco.

Comprubese las respuestas usando el diagrama psicomtrico.

Problema 14

En un equipo de aire acondicionado que opera en estado estacionario entra aire a 28 C,

1 bar y 70 % de humedad relativa. El aire pasa a travs de un deshumidificador en el

que parte del vapor de agua contenido condensa, saliendo del mismo aire hmedosaturado y una corriente de condensado (ambos a la misma temperatura). El intercambio

de calor entre el aire y el deshumidificador es de 11 tons de refrigeracin. Despus del

deshumidificador, la corriente de aire pasa a travs de una seccin de calentamiento, de

la que sale a 1 bar, 24 C y 40 % de humedad relativa. Despreciando los efectos de

energa cintica y potencial, determinar:

a) T del aire a la salida del deshumidificador.

b) Caudal de aire a la entrada del equipo.

c) Flujo msico de agua condensada.

d) Calor transferido a la corriente de aire en la seccin calefactora.

Prof. D. Francisco Garca-CrdovaDpto. de Ingeniera Trmica y de Fluidosrea de Mquinas y Motores Trmicos (UPCT)

3/59


4/59


Problema 15

En el condensador de una central trmica se introduce agua a 20 C proveniente de una

torre de refrigeracin. El agua absorbe una potencia de 836 MW y abandona elcondensador a 40 C, volviendo a la torre de refrigeracin en la que se enfra de nuevo

hasta los 20 C gracias a la accin de una corriente de aire exterior que entra en la torre

a 25 C y 35 % de humedad relativa y abandona la torre a 35 C y 90 % de humedad

relativa. Sabiendo que se suministra agua de reposicin a 20 C y que la presin

atmosfrica es 1 atm y despreciando los efectos de energa cintica y potencial.

Calcular:

a)

Flujo msico de aire que entra en la torre.

b) Flujo msico de agua de reposicin.

4/59


5/59

Prof. D. Francisco Garca-CrdovaDpto. de Ingeniera Trmica y de Fluidos

rea de Mquinas y Motores Trmicos (UPCT)

5/59


6/59

6/59


7/59



7/59


8/59

8/59


9/59



9/59


10/59

10/59


11/59



11/59


12/59

12/59


13/59



13/59


14/59

14/59


15/59



15/59


16/59

16/59


17/59



17/59


18/59

18/59


19/59



19/59


20/59

20/59


21/59



21/59


22/59

22/59


23/59


24/59

24/59


25/59



25/59


26/59

26/59


27/59



27/59


28/59

28/59


29/59



29/59


30/59

30/59


31/59



31/59


32/59

32/59


33/59



33/59


34/59

34/59


35/59



35/59


36/59

36/59


37/59



37/59


38/59

38/59


39/59



39/59


40/59

40/59


41/59



41/59


42/59

42/59


43/59



43/59


44/59

44/59


45/59



45/59


46/59

46/59


47/59



47/59


48/59

48/59


49/59



49/59


50/59

50/59


51/59



51/59


52/59

52/59


53/59



53/59


54/59

54/59


55/59



55/59


56/59

56/59


57/59



57/59


58/59

58/59


59/59

Problemas de Clase Tema Mezclas No Reactivas-Ba

Documents

Transcript of Problemas de Clase Tema Mezclas No Reactivas-Ba