UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLGICADE LIMA SUR

CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERA MECNICA Y ELCTRICAAsignatura: TERMODINAMICA I

Tema: PROBLEMAS DE TERMODINAMICA I

Docente: ESQUERRE VERASTEGUI, JORGE Alumno: CCANCHI SANTIAGO, JESSICA ROXANA. Ciclo: IV2014

100 | Energa, transferencia de energa y anlisis general de energa Captulo 2

Transferencia de energa mediante calor y trabajo

2-27C Se examinar una computadora personal desde un punto de vista termodinmico. Determine la direccin de las transferencias de trabajo y calor (entra o sale energa) cuando se considera que el sistema es a) el teclado, b) la pantalla, c) la unidad procesadora y d) todo lo anterior.

Resolucin:

(a)Como un tipo en el teclado, las seales elctricas se producen y transmiten al procesamiento unidad. Al mismo tiempo, la temperatura de los componentes elctricos se incrementa ligeramente. El trabajo realizado sobre la teclas cuando estn deprimidos se realiza trabajo sobre el sistema (es decir, el teclado). El flujo de corriente elctrica (con su cada de tensin) no trabajar en el teclado. Puesto que la temperatura de las partes elctricas del teclado es algo superior a la del aire circundante, hay una transferencia de calor desde el teclado al aire circundante.(b) El monitor est alimentado por la corriente elctrica suministrada a la misma. Esta corriente (y cada de tensin) se hace el trabajo en el sistema (es decir, monitor). Las temperaturas de las piezas elctricas del monitor estn ms altas que la del aire circundante. Por lo tanto hay una transferencia de calor a los alrededores.

(c) La unidad de proceso es como el monitor en que el trabajo elctrico se hace en l, mientras que las transferencias de calor a los alrededores.

(d) La unidad entera entonces ha hecho trabajos elctricos en l, y el trabajo mecnico realizado sobre l para deprimir las teclas. Tambin transfiere calor desde todas sus partes elctricas a los alrededores.

2-29E Un motor de combustin para un modelo de avin produce 10 W de potencia. Cunta potencia es esa en a) lbf pie/s y b) hp?

Resolucin:

a)

b)

La primera ley de la termodinmica249 Un automvil que se mueve a travs del aire hace que la velocidad del aire (medida con respecto al vehculo) disminuya y llene un canal de flujo ms grande. Un automvil tiene una rea efectiva de canal de flujo de 3 m2. El automvil viaja a 90 km/h en un da en el que la presin baromtrica es de 75 mm de mercurio y la temperatura es de 30C. Detrs del auto, la velocidad medida del aire (con respecto al auto) es de 82 km/h, y la temperatura es de 30C. Determine la potencia necesaria para mover este automvil a travs del aire y el rea del canal efectivo de flujo detrs del automvil.

Resolucin:Se considera que un movimiento del automvil a una velocidad dada. La potencia necesaria para mover el coche y la zona del canal de flujo de efectivo detrs del coche estn por determinar.Anlisis de la presin absoluta del aire es

y el volumen especfico del aire es

La tasa de flujo de masa a travs del volumen de control es

El requerimiento de energa es

El rea de salida es

2-65 Un motor de 75 hp (en el eje) cuya eficiencia es 91.0 por ciento, se ha gastado, y se va a sustituir por uno de alta eficiencia, con 95.4 por ciento de eficiencia. El motor trabaja 4.368 horas por ao, con un factor de carga de 0.75. Suponga que el costo de la electricidad es $0.08/kWh, calcule la cantidad de energa y dinero ahorrado como resultado de la instalacin del motor de alta eficiencia. Tambin determine el periodo de recuperacin simple, si los precios de compra de los motores de eficiencia normal y alta eficiencia son US$5.449 y US$5.520, respectivamente.

Resolucin:

Un motor estndar llevado a cabo es para ser sustituido por una alta eficiencia uno. Determinar la cantidad de energa elctrica y el ahorro de dinero como resultado de la instalacin del motor de alta eficiencia en vez de la normal, as como el periodo de recuperacin sencilla.Supuestos: El factor de carga del motor se mantiene constante en el 0,75. Analizar la potencia elctrica consumida por cada motor y su diferencia se puede expresar como

Donde nestandar es la eficiencia del motor estndar, y eficiente es la eficiencia de la alta comparables motor de eficiencia. Entonces el ahorro de energa y costes anuales asociados a la instalacin de la alta motor de eficiencia se determina que

Ahorro de costos = (Ahorro de energa) (Costo unitario de la energa)

El costo de implementacin de esta medida consiste en el exceso de coste de la alta eficiencia del motor sobre el estndar. Es decir,

Esto da un periodo de recuperacin simple

Por lo tanto, el motor de alta eficiencia pagar por su diferencia de costos en aproximadamente un mes.

318 | La segunda ley de la termodinmica Capitulo 6

Mquinas trmicas y eficiencia trmica

6-22 Una planta termoelctrica con una generacin de potencia de 150 MW consume carbn a razn de 60 toneladas/h.Si el poder calorfico del carbn es 30,000 kJ/kg, determine la eficiencia total de esta planta.

Resolucin:

La tasa de consumo de potencia de salida y de combustible de una planta de energa se da. La eficiencia trmica es determinar. Supuestos: La planta funciona de manera constante. Propiedades: El poder calorfico del carbn se da para ser 30.000 kJ / kg. Anlisis de la tasa de suministro de calor a esta planta de energa es

Qh= mcarbn qhv, carbn

= (60000kg/h) (30000 kJ/kg)=1.8 x 109 kJ/h

= 500MW

A continuacin, la eficiencia trmica de la planta se vuelve

nth

6-23 Un motor de automvil consume combustible a razn de 28 L/h y entrega a las ruedas una potencia de 60 kW. Si el combustible tiene un poder calorfico de 44,000 kJ/kg y una densidad de 0.8 g/cm3, determine la eficiencia del motor.

Resolucin:

La tasa de consumo de potencia de salida y de combustible de un motor de un coche se da. La eficiencia trmica de la motor se va a determinar. Supuestos El coche funciona de forma constante. Propiedades: El valor calorfico del combustible se da a ser 44.000 kJ / kg. Anlisis La tasa de consumo de masas de combustible es

mcombustible = (pV) combustible = (0.8 kg/L) (28 L/h)=22.4kg/h

La tasa de suministro de calor para el coche es

Qh = mcarbn qhv, carbn

= (22.4kg/h)(44000kJ/kg)

= 985600 kJ/h = 273.78 kW

A continuacin, la eficiencia trmica del coche se convierte

nth =

404 | Entropa Capitulo 7

La entropa y el principio del incremento de entropa

7-25 Se transfiere calor, en la cantidad de 100 kJ, directamente de un depsito caliente a 1.200 K a un depsito fro a 600 K. Calcule el cambio de entropa de los dos depsitos y determine si se satisface el principio de incremento de entropa.

Resolucin:

El calor se transfiere directamente de un depsito de energa-fuente a un disipador de energa. El cambio de entropa de los dos depsitos es ser calculado si el aumento de principio entropa es satisfecho. Supuestos: Los depsitos operan de manera constante. Anlisis de la variacin de entropa de la fuente y sumidero est constituida por

Dado que la entropa de todo lo que implica este proceso se ha incrementado, esta transferencia de calor es posible.

7-28E Un acondicionador de aire completamente reversible da 36,000 Btu/h de enfriamiento para un espacio que se mantiene a 70F mientras rechaza calor al aire ambiente a 110F.Calcule la tasa a la que cambian las entropas de los dos depsitos, y verifique que este acondicionador de aire satisface el principio de incremento de entropa.

Resolucin:

Se considera que un aparato de aire acondicionado reversible, con temperaturas de yacimiento especficas. El cambio de entropa de dos depsitos se calcular y se determinar si este acondicionador de aire satisface el aumento en principio de entropa. Supuestos: El aire acondicionado funciona de manera constante. Analizar de acuerdo con la escala de temperatura termodinmica,

La tasa de cambio de la entropa del foco caliente es entonces

Del mismo modo, la tasa de cambio de la entropa del depsito fro es

La tasa neta de cambio de la entropa de todo en este sistema es

La tasa neta de cambio de entropa es cero, ya que debe ser con el fin de satisfacer la segunda ley.