TP 5 –Termo-2012

Universidad de Morón – Higiene y Seguridad en el Trabajo

Problemas sistemas cerrados

1.- Ponga los datos faltantes para cada uno de los siguientes procesos de un sistema cerrado entre los estados 1 y 2 (Todo está en KJ).

| |Q |W |U1 |U2 |(U |
|a) |18 |-6 | |35 | |
|b) |5 | |20 | |35 |
|c) | |12 |3 | |32 |
|d) |-9 | | |12 |-15 |

2.- Una masa de 25 kg de aire en un dispositivo cilindro-embolo, se calienta de 25ºC a 80ºC al pasar una corriente por un calefactor eléctrico. La presión se mantiene constante en 4 bar durante el proceso y ocurre una perdida de calor de 40 KJ.
Calcular la energía …ver más…

),

Δh = -w

Con las temperaturas, calculamos las entalpías respectivas:

h1 = Cp · T1 = 0,844 KJ/kg.K · 300 K h1 = 253,2 KJ/kg

h2 = Cp · T2 = 0,844 KJ/kg.K · 450 K h2 = 379,8 KJ/kg

h2 – h1 = -w = 379,8 KJ/kg - 253,2 KJ/kg w = -126,6 KJ/kg

W = w · m = -126,6 KJ/kg · 0,5 kg/s

W = -63,3 KJ/s = -63,3 KW

8)
P = 105 KPa ; T = 12 ºC = 285K
V = 12 m3/min = 0,2 m3/s
Dcañería = 20 cm => Acañería = 0,13 m2
Q = 2 KJ/s
P · V = m · Rp · T => P / (Rp · T) = m/V = ρ (densidad) ρ = 105 KPa / (0,287 KJ/kg.K · 285K) ρ = 1,28 kg/m3
El flujo de masa es: m = ρ · V = 1,28 kg/m3 · 0,2 m3/s m = 0,256 kg/s

Tambien podemos calcular la entalpía inicial:

hentrada = Cp · Tentrada = 1,0047 KJ/kg.K · 285K hentrada = 286,34 KJ/kg

Por balance de energía, tenemos:
Δh = q – w

Pero como no hay trabajo:

Δh = q
Q = 2 KJ/s => q = Q/m = 2 KJ/s / 0,256 kg/s q = 7,81 KJ/kg

hsalida - hentrada = q => hsalida = q + hentrada =(- 7,81 KJ/kg) + 286,34 KJ/kg hsalida = 278,53 KJ/kg hsalida = Cp · Tsalida => Tsalida = hsalida / Cp = 278,53 KJ/kg / 1,0047 KJ/kg.K

Tsalida = 227,22 K

9)
P1 = 300 KPa
T1 = 77 ºC = 350K
Vel1 = 50 m/s
A1 = 100 cm2 = 0,01 m2

Q = -3,2 KJ/kg
P2 = 100 KPa
Vel2 = 320 m/s
Rp = 0,287 KJ/kg.K
Cp = 1,0047 KJ/kg.K q= ∆h + ∆Ec ∆Ec= ((V2)2 – (V1)2)/2

∆Ec= (320 m/s)2 – (50 m/s)2 / 2 ∆Ec= 49.95 kJ/kg

∆h = q - ∆Ec ∆h= -3.2 kJ/kg – 49.95 kJ/kg

∆h = - 53.15 kJ/kg

∆h = cp (T2 – T1)