EJERCICIOS PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA SISTEMAS ABIERTOS
1. A un difusor adiabático entra aire a 80 kPa y 127°C, al flujo constante de 6 000 kg/h, y sale a 100 kPa. La velocidad de aire baja de 230 a 30 m/s al pasar por el difusor. Calcule a) la temperatura del aire a la salida, y b) el área de salida del difusor. 2. En una turbina de gas, el estator se diseña de tal manera que aumenta la energía cinética del gas que pasa por el adiabáticamente. El aire entra a una tobera a 300 psia y 700 °F, a la velocidad de 80 ft/s, y sale a 250 psia y 645 °F. Calcule la velocidad a la salida de la tobera. 3. Refrigerante 134a entra a un compresor a 100 kPa y -24°C, con un flujo de 1.35 m3/min, y sale a 800 kPa y 60°C. Determine el flujo másico del R-134a, y la entrada de potencia al compresor. 4. Por una turbina adiabática pasa un flujo estacionario de vapor de agua. Las condiciones iniciales del vapor son 6 MPa, 400 °C, y 80 m/s en la entrada, y en la salida son 40 kPa, 92 por ciento de calidad y 50 m/s. El flujo másico del vapor es 20 kg/s. Determine el cambio de energía cinética, b) la potencia desarrollada por la turbina y c) el área de entrada a la turbina. 5. Se mezclan las corrientes caliente y fría de un fluido en una cámara de mezclado rígida. El fluido caliente fluye a la cámara a un flujo másico de 5 kg/s, con una cantidad de energía de 150 kJ/kg. El fluido frío fluye a la cámara a un flujo másico de 15 kg/s y lleva una cantidad energía de 150 kJ/kg. El fluido fluye a la cámara a un flujo másico de 15 kg/s y lleva una cantidad de energía de 50 kJ/kg. Hay transferencia de calor al entorno de la cámara de mezclado, en la cantidad de 5.5 kW. La cámara de mezclado opera con flujo estacionario y no pierde ni gana energía ni masa con el tiempo. Determine la energía transportada por la corriente de salida de la cámara de mezclado me zclado por la mezcla fluida por unidad de masa. 6. Un flujo de agua caliente a 80°C entra a una cámara mezcladora de 0.5 kg/s, y se mezcla con un flujo de agua fría a 20 °C. Se desea que la mezcla salga de la cámara a 42 °C. Calcule el flujo másico de agua fría. Suponga que todos los flujos están a la presión de 250 kPa. 7. En un intercambiador de calor se debe de enfriar etilenglicol (cp = 2.56 kJ/kg °C) que tiene un flujo de 2 kg/s, de 80°C a 40°C, usando agua (cp = 4.18 kJ/kg °C), que entra a 20°C y sale a 55°C. Determine a) la tasa de transferencia de calor y b) el flujo de masa de agua. 8. Un intercambiador de calor de tubos concéntricos con pared p ared delgada, de contraflujo, se usa para enfriar aceite (cp = 2.2 kJ/kg °C),de 150°C a 40°C, a una razón de 2 kg/s, usando agua (cp = 4.18 kJ/kg °C), que entra a 22°C, a una razón de 1.5 kg/s. Determine la tasa de transferencia de calor en el intercambiador y la temperatura de salida del agua.
