Aula sobre a segunda lei da Termodinamica, apresentando os principais conceitos originados pela segunda lei com exercicios explicativos
teoría y ejercicios.Descripción completa
primera ley de sistemas cerradosDescripción completa
Termodinámica para Tecnología de Alimentos (TA0106) Prof. Óscar Acosta I-2015 Ejercicios de práctica (tarea) Máquinas térmicas 1.
(6-19 Çengel) Una máquina térmica que bombea agua pa ra extraerla de una mina subterránea acepta 700 kJ de calor y produce 250 kJ de trabajo. ¿Cuánto calor rechaza, en kJ?
450 kJ
2. (6-18 Çengel) Una planta termoeléctrica de 600 MW, que usa para el proceso de enfriamiento el agua de un río cercano, tiene una eficiencia térmica de 40%. Determine la tasa de transferencia térmica al agua del río.
900 MW
3.
(6-21 Çengel) Una planta termoeléctrica con una generación de potencia de 150 MW consume carbón a una razón de 60 toneladas/h. Si el poder calorífico del carbón es 30 000 kJ/kg, determine la eficiencia total de esta planta.
30%
4. (6-28 Çengel) Una planta eléctrica de carbón produce una potencia neta de 300 MW con una eficiencia térmica total de 32%. La relación real gravimétrica aire-combustible en el horno se calcula que es 12 kg aire / kg de combustible. El poder calorífico del carbón es 28 000 kJ/kg. Determine: (a) la cantidad de carbón que se consume durante un período de 24 horas y (b) la tasa de aire que fluye a través del horno.
(a) 2.89 × 106 kg (b) 401.8 kg/s
Ciclos de refrigeración 5.
(6-40 Çengel) Un acondicionador de aire produce un efecto d e enfriamiento de 2 kW al rechazar 2.5 kW de calor. ¿Cuál es su COP?
4
6. (6-43 Çengel) Un refrigerador doméstico con un COP de 1.2 quita calor del espacio refrigerado a una tasa de 60 kJ/min. Determine: (a) la potencia eléctrica que consume el refrigerador y (b) la tasa de transferencia de calor al aire de la cocina.
(a) 50 kJ/min (b) 110 kJ/min
7.
(6-45 Çengel) Un refrigerador que se usa para enfriar alimentos en una tienda de abarrotes debe producir 25 000 kJ/h de efecto de enfriamiento y tiene un coeficiente de desempeño de 1.6. ¿Cuántos kilowatts de potencia necesitará este refrigerador para operar?
4.34 kW
8. (6-46 Çengel) Un refrigerador que tiene una entrada de potencia de 450 W y un COP de 2.5 debe enfriar cinco sandías grandes (10 kg cada una) a 8 ºC. Si las sandías están inicialmente a 20ºC, determine cuánto tiempo tardará el refrigerador en enfriarlas. Asuma que el calor específico de las sandías es 4.2 kJ/kg·K (el calor específico del agua).
37.3 min
1
9. (6-49 Çengel) Se deben enfriar plátanos de 24 a 13 ºC a razón de 215 kg/h mediante un sistema de refrigeración. La entrada de potencia al refrigerador es 1.4 kW. Determine (a) la tasa de enfriamiento en kJ/min y (b) el COP del refrigerador. El calor específico de los plátanos es 3.35 kJ/kg·K.
(a) 132 kJ/min (b) 1.57
10. (6-50 Çengel) Se usa un refrigerador para enfriar agua de 23 a 5ºC de manera continua. El calor rechazado en el condensador es de 570 kJ/min y la potencia es de 2.65 kW. Determine (a) la tasa a la que se enfría el agua, en L/min y (b) el COP del refrigerador. El calor específico del agua es 4.18 kJ/kg·K y su densidad es 1 kg/L.
(a) 5.46 L/min (b) 2.58
11. (6-51 Çengel) Se usa una bomba de calor para mantener una casa a una temperatura constante de 23ºC. La casa pierde calor hacia el aire exterior a través de las paredes y las ventanas a razón de 60 000 kJ/h, mientras que el calor generado dentro de la casa por las personas, las luces y los aparatos domésticos es de 4 000 kJ/h. Para un COP de 2.5, determine la potencia necesaria para la operación de la bomba de calor.
6.22 kW
12. (6-55 Çengel) Una casa que se calienta mediante calentadores de resistencia eléctrica consume 1 200 kW·h de energía eléctrica en un mes de invierno. Si la casa se calentara usando una bomba de calor con un COP de 2.4, ¿cuánto dinero se ahorraría durante ese mes de invierno? Asuma que el costo de la electricidad es $0.085 / kW·h.
$59.5
13. (11-13 Çengel) Un ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor que usa refrigerante 134a como fluido de trabajo mantiene un condensador a 1 000 kPa y el evaporador a 4ºC. Determine (a) el COP de este sistema y (b) la cantidad de potencia necesaria para proporcionar una carga de enfriamiento de 400 kW. Resuelva el problema utilizando el diagrama P-h y las tablas que corresponden.
(a) 6.46 (b) 61.9 kW
14. (6-56 Çengel) En el condensador de una bomba de calor residencial entra refrigerante 134a a 800 kPa y 35ºC, a razón de 0.018 kg/s y sale como líquido saturado a 800 kPa. Si el compresor consume 1.2 kW de potencia, determine (a) el COP de la bomba de calor y (b) la tasa de absorción de calor del aire exterior.
(a) 2.64 (b) 1.96 kW
15. (6-57 Çengel) A los serpentines del evaporador en la parte posterior de la sección del congelador de un refrigerador doméstico, entra refrigerante 134a a 100 kPa con una calidad de 20% y sale a 100 kPa y –26ºC. Si el compresor consume 600 W de energía y el COP del refrigerador es 1.2, determine (a) el flujo másico del refrigerante y (b) la tasa de rechazo de calor hacia el aire de la cocina.
(a) 14.9 kg/h (b) 1.32 kW
16. (6-152 Çengel) Una bomba de calor con refrigerante 134a como fluido de trabajo se usa para mantener un espacio a 25ºC absorbiendo calor de agua geotérmica que entra al evaporador a 60ºC a razón de 0.065 kg/s y sale a 40ºC. El refrigerante entra al evaporador a 12ºC con una calidad de 15% y sale a la misma presión como vapor saturado. Si el compresor consume 1.6 kW de potencia, determine (a) el flujo másico del refrigerante, (b) la tasa de suministro de calor y (c) el COP.
