Problemas Fenómenos de Transporte I, I, II y III Unidad
II– 2015
1. por un tubo pasa aire en flujo constante, a 300KPa, 77 °C y 25 m/s. a una tasa de ! "#/min. $etermine a% el di&metro de tubo, b% la tasa de ener#'a de flujo. 2. ( una tobera entra aire constantemente a 300 "pa, 200 °C y )5m/s, y sale a 00 "pa y !0 m/s. el &rea de entrada de la tobera tobera es 0 0 cm2. $etermine a% el flujo m&sico por la tobera, b% la temperatura del aire a la salida y c% el &rea de salida de la tobera. 3. ( una tobera entra *apor de a#ua a )00 °C y !00 "pa , con una *elocidad de 0 m/s, y sale a 300 °C + 200 "pa, mientras mientras pierde pierde calor calor a una tasa de 25 K. K. Para un &rea de entrada entrada de !00 cm2, determine la *elocidad y el flujo *olum-trico *olum-trico del *apor de a#ua en la salida de la tobera. tobera. 4. ( un difusor adiab&tico entra aire aire a 3 psia y 50 °, °, con una eloci elocidad dad constante de 00 pies/s, y sale con una baja *elocidad, a una presi1n de ).5 psia. l &rea de salida del difusor es ) *eces el &rea de entrada. $etermine a% la temperatura temperatura del aire a la salida, salida, y b% se *elocidad a la salida. salida. 5. ( una tobera adiab&tica entra di1ido de carbono. $e una manera manera estacionaria, a 4Pa y 500 °C, auna ra1n de 000 000 "#/6, y sale sale a 00 KPa y )50 m/s. m/s. l &rea de entrada entrada a la tobera tobera es )0 cm2. $etermine a% la *elocidad de entrada y b% la temperatura temperatura de salida. 6. ( una tobera tobera adiab&tica entra refri#erante 3)a, en r-#imen estacionario, estacionario, a 700KPa y 20 °C, con una *elocidad de 20 m/s, y sale a )00 KPa y 30 °C. determine a% la *elocidad del refri#erante a la salida, y b% la relaci1n entre las &reas &reas de entrada y salida (/(2. . Considere una tobera a la ue entra *apor de a#ua a una manera estacionaria a ) 4Pa y )00 °C con una *elocidad de 0 m/s y sale a 2 4Pa y 300 °C el &rea de entrada de la tobera es 50 cm 2 y la tobera pierde calor a la tasa de 7.5 "j/s. determine a% el flujo m&sico del *apor de a#ua, b%la *elocidad de ese *apor a la salida y c% el &rea de salida de la tobera . !. 8e acelera *apor por una tobera, de una manera estacionaria, de una *elocidad baja baja a una *elocidad de 2!0 m/s, a ra1n de 2.5"#/s. si la temperatura y la presi1n del *apor a la salida de la tobera son )00 °C y 2 4pa, el &rea de salida de la tobera es. ". ntra *apor, *apor, de una manera estacionari estacionaria, a, a un difusor a 0.5 4Pa, 300 °C + 22 m/s a una ra1n de 3.5 "#/s. el &rea de entrada del difusor es 10. 9n intercambiador de calor adiab&tico se usa para calentar a#ua fr'a a 5 °C ue entra a una ra1n de 5 "#/s, mediante mediante aire caliente a :0 °C ue entra tambi-n a ra1n de 5"#/s. si la temperatura temperatura de salida salida del aire caliente es 20 °C °C la temperatura de salida del a#ua fr'a fr'a es 11. 8e usa un interc intercambiad ambiador or de calor calor para calenta calentarr a#ua fr'a fr'a a 5 °C ue entra entra a una ra1n ra1n de 2 "#/s. "#/s. mediante aire caliente a !5 °C ue entran a una ra1n de 3"#/s. l intercambiador de calor no est& aislad aislado o y pierde pierde calor calor a ra1n ra1n de 25 "j/s. "j/s. si la tempera temperatur turaa de salida salida de aire aire calien caliente te es 20 °C, la temperatura de salida del a#ua fr'a es 12. 9n intercambiador de calor adiab&tico se usa usa para calentar a#ua fr'a a 5 °C ue entra a ra1n ra1n de 5 "#/s mediante a#ua caliente a :0 °C ue entran a ra1n de ) "#/s. 8i la temperatura de salida del a#ua caliente es 50 °C, la temperatura de salida del a#ua fr'a es 13. n una duc6a el a#ua fr'a a 0 °C ue fluye con un flujo de 5 "#/min se mecla con a#ua caliente a 0 °C ue fluye con un flujo de 2"#/min. ;a temperatura de salida de la mecla es 14. n un sistema de calefacci1n , el aire fr'o del eterior, a 7 °C ue fluye a ra1n de ) "#/min, se mecla adiab&ticamente con aire caliente a 70 °C ue fluye a ra1n de 3"#/min. ;a temperatura de salida de la mecla es 15. $e la fi#ura , calcule la presi1n en el punto (.
i#ura
i#ura 2
16. $e la fi#ura 2, calcule la diferencia de presi1n P( < P=. 1. l a#ua fluye a tra*-s del sistema ue aparece abajo a ra1n de 20 ;/min. stime la presi1n reuerida en el punto si las p-rdidas por fricci1n son despreciables.
1!. Por una man#uera de rie#o de 2 cm de di&metro interior circula un flujo de a#ua de 5 litros por minuto. ;a bouilla de la man#uera tiene un di&metro interior de cm. $eterminar la *elocidad de salida del a#ua y el tiempo ue tardaremos en llenar un recipiente de )5 litros empleando esta man#uera. >Cambiar'a dic6o tiempo si se cambia la bouilla de salida por otra cuyo di&metro interior sea 0.75 cm?. 1". $eterminar el caudal y el tipo de r-#imen de un fluido ue se transporta por una tuber'a de )cm de di&metro sabiendo ue su *elocidad es de 5m/s. 20. 9na tuber'a de 0cm de di&metro transporta a#ua a una *elocidad de 2m/s. ;a presi1n en la entrada es de 5000 Pa y en la salida 6ay un estrec6amiento de la tuber'a a cm de di&metro. 8in considerar roamiento, determinar la presi1n de salida. $ensidad del a#ua 000"#/m3 21. l tanue de una poceta tiene una secci1n rectan#ular de dimensiones 20cm )0cm y el ni*el del a#ua est& a una altura 6 @ 20 cm por encima de la *&l*ula de desa#Ae, la cual tiene un di&metro de 5 cm. 8i al bajar la palanca, se abre la *&l*ulaB a% >Cu&l ser& la rapide inicial de desa#ue por esa *&l*ula en funci1n de la altura de a#ua remanente en el tanue?
b% >Cu&l es la rapide inicial de desa#Ae? o desprecie la *elocidad en la superficie del tanue. 22. Por una tuber'a 6oriontal de 2 cm de di&metro se transporta a#ua con una *elocidad de 3m/s. Calcular el caudal, la *elocidad en otra secci1n de la misma l'nea de .2 cm de di&metro y la diferencia de alturas entre 2 tubos *erticales colocados inmediatamente antes y despu-s del estrec6amiento. 23. 9n tanue para almacenar &cido sulfDrico tiene .!m de di&metro y ).m de altura. 8i la #ra*edad espec'fica del &cido es .!, calcular la presi1n en el fondo del tanue si se encuentra abierto a la atm1sfera en la parte superior. 24. $e la fi#ura 3, calcular la presi1n del aire.
i#ura 3
i#ura )
25. $e la fi#ura ), calcular la diferencia de presi1n entre los puntos ( y =, si la #ra*edad espec'fica del aceite es de 0.!5.
26. Calcular la diferencia de presi1n entre los puntos ( y = para las fi#uras 5, y 7 respecti*amente.
2. Calcular la presi1n en el punto ( para la fi#ura !.
i#ura 5 i#ura 2!. n la fi#ura :, la tuber'a ue conforma el sif1n tiene un di&metro interior de 3.cm y termina en una tobera de 20 mm de di&metro. 8uponiendo ue en el sistema no 6ay p-rdidas de ener#'a, calcular el caudal y la presi1n en los puntos = y . 29. n la fi#ura 0, el tanue tiene un di&metro de 2m y la tobera un di&metro de 0mm. $eterminar el tiempo ue tarda en disminuir el ni*el desde )m a .5m.
30 n la fi#ura 0, el tanue tiene un di&metro de 3m y la tobera un di&metro de 00mm. $eterminar el tiempo ue tarda en *aciar el tanue si la altura es 2.7m
i#ura 7
i#ura !
i#ura : 31. n la fi#ura 0, el tanue tiene un di&metro de 0 pies y la tobera un di&metro de ) pul#adas. $eterminar el tiempo ue tarda en *aciar el tanue si la altura es 5 pies
32. n la fi#ura 0, el tanue tiene un di&metro de 2m y la tobera un di&metro de 50mm. $eterminar el tiempo ue tarda en disminuir el ni*el desde 2.7m a .5m.
33. n la fi#ura , fluye a#ua de ( a = a ra1n de 0.)m 3/s . 8i la presi1n en ( es de 70 "Pa, determinar la presi1n en =.
i#ura 0
i#ura
34. n la fi#ura 2, calcular el caudal del a#ua ue pasa por el sistema ilustrado. 35. n la fi#ura ), calcular el caudal del a#ua ue pasa por el sistema ilustrado y la presi1n en el punto (.
36. n la fi#ura 5, calcular el caudal de aceite ue sale del tanue y las presiones en los puntos ( y $.
i#ura 2
i#ura 3
3. l medidor de enturi de la fi#ura 3 transporta aceite Es#.@0.:%. ;a s# del flu'do manom-trico es de .). $eterminar el caudal del aceite
i#ura )
i#ura 5
i#ura 3!. ( tra*-s del medidor de enturi de la fi#ura , fluye 6acia abajo aceite Es#.@0.:%. 8i 6 es 30 pul#adas, determinar el caudal del aceite 3".
Figura 8.15
Calcular la ener#'a aFadida por la bomba
i#ura 0.33
i#ura .2
i#ura .3
i#ura .5
i#ura .
