Tarea 5 5.1 Nombre cuatro cantidades físicas que sean conservadas y dos que no lo sean durante el proceso Conservadas: masa, energía, el momento, carga eléctrica No conservadas: volumen, entropía
5.2 Defina los flujos másico y volumétrico !"mo se relacionan entre sí# Flujo másico: cantidad de masa que pasa por una sección transversal por una unidad de tiempo
( ) kg s
Flujo volumétrico: volumen de fluido que pasa por una sección transversal por una
( ) 3
unidad de tiempo
m s
El flujo másico y el volumétrico se relacionan mediante la formula ρ=¿
densidad considera considerando ndo que
ρ=
1
donde v donde
v =¿
m ´ = ρ v ´
donde
volumen especifico,
tenemos que m ´ = ρ v ´=
´v
v
5.$ %na man&uera de jardín' con una boquilla' se usa para llenar llenar un bote de 2( &alones. )l diámetro interior de la man&uera es de 1 pul&ada' que se reduce a ('5 pul&adas en la salida de la boquilla. *i la velocidad promedio la man&uera es de +pies,s determine a- los flujos volumétricos y másico del a&ua en la man&uera b- cuánto tarda en llenar de a&ua el bote c- la velocidad promedio del a&ua en la boquilla A ¿
d =1 pul =1 pul ×
A = π × r
2
1 ft 12 pul
=0,0833 ft→r =
=3,1416 × ( 0,04165 ft ) =0,00545 ft
osé /ablo 0ene&as 0ar&as 0ar&as Termodinámica
2
2
d 2
=
0,0833 2
= 0,04165 ft
Tarea 5 3
v´ =V × A = 8
´ = ρ × ´v = m
20 Gl ×
(
ft ft 2 × 0,00545 ft =0,0436 s s
3,785 L 1 Gl
×
1 kg 1 L
tiempo dellenado =
r=
0,5 pulg 2
)
3
m 3 kg kg ft lbm × 0,0436 =2,72 1000 3 × 3 s s m ft 16,02 lbm 1
×
2,2046 lbm 1 kg
166,888 lbm
lbm 2,72 s
B¿
=166,888 lbm
= 61,35 s
= 0,25 pulg→ 0,25 pulg ×
C ¿
1 ft 12 pulg
=0,0208 ft
3
A = π ×r
2
2
2
=3,1416 × ( 0,0208 ft ) =0,001389 ft
V =
ft 0,0436 s
v´ ft = =32 2 A 0,001389 ft s
5. una tobera entra aire constantemente con 2'213&,m 4 y (m,s' y sale con ('$23&,m4 y 1+(m,s. *i el área de entrada de la tobera es de 6(cm 2 determine a- la tasa de flujo de masa por la tobera b- el área de salida de esta tenermoque entra : ρ =2,21
kg m
V = 40 3
osé /ablo 0ene&as 0ar&as Termodinámica
m s
2
A = 90 cm
2
= 90 cm
2
×
1m
10000 cm
2
=0,009 m
2
Tarea 5
sale : ρ =0,762
kg m
3
V =180
m ´ = ρ ×V × A =2,21
kg
´ = ρ ×V × A → A = m
m
3
m s
× 40
A¿
m kg 2 × 0,009 m =0,796 s s
m ´ = ρ ×V
0,796 0,762
kg s
B¿
2
kg m × 180 3 s m
=0,0058 m
5.11 %n tanque rí&ido de 1m 4 contiene aire cuya densidad es 1'1+3&,m 4. )se tanque se conecta a un tubo de suministro de alta presi"n' mediante una válvula. 7a válvula se abre y se deja entrar aire al tanque' 8asta que la densidad del aire en el tanque aumenta a '2(3&,m 4. Determine la masa del aire que 8a entrado al tanque ρi =1,18
ρ=
kg m
ρf =7,2 3
kg
V =1 m 3 m
3
∆ ρ = ρf − ρi =7,2
kg m
3
−1,18
kg m
3
=6,02
kg m
3
m kg 3 → m= ρ × v =6,02 3 × 1 m =6,02 kg v m
5.1+ un tubo de 2+cm de diámetro entra refri&erante 14a' a las condiciones constantes de 2((3/a y 2(9!' con una velocidad de 5m,s. )l refri&erante &ana color al pasar y sale del tubo a 1+(3/a y (9!. Determine ael flujo volumétrico del refri&erante en la entrada b- el flujo de masa del refri&erante c- la velocidad y el flujo volumétrico en la salida
⃗
tenemos : d =28 cm=0,28 m 1=200 ka =0,2 !a" 1 =20 # C V 1 = 5
A = π ×r ´ =V V
⃗
2
=3,1416 × ( 0,28 m ) =0,06157 m 2
A ¿
3
m m 2 × A =5 × 0,06157 m =0,3079 s s
osé /ablo 0ene&as 0ar&as Termodinámica
2
m s
B¿
´ = ρ × ´v → m ´= m
1
V
× ´v =
v´ V
Tarea 5 tabla A 12 pag $ 924 para 134 a =0,2 !a % " =20 # C pero latemperatura es−10 # C 3
m porlo quese va ala tabla A 13 pag$ 925 dandoV =0,1148 kg 3
m 0,3079 v´ s ´ = = =2,696 m 3 V m 0,1148 kg ´= m
C ¿
v´ ´ → v´ = m×V se busca vcon =018 !a % " =40 # C V
tabla A 12 pag .924 se tiene =180 ka % " =−12,73 #C por loque se busca enlatabla 3
m A 13 pag .925 donde tenemos =0,18 !a % " = 40 → v =0,13741 kg 3
3
´ =2,696 v´ =m×V
3
kg m m 0,13741 =0,3705 s× kg s
m 0,3705 v´ s m V = = 6,02 = A 0,06157 m 2 s
⃗
. %n proceso isotérmico necesariamente es reversible internamente# ):plique su respuesta con un ejemplo Es correcto los procesos isotérmicos son internamente reversiles por lo que oedecen a la ecuación ∆ &=
( )
' k( " )
Con esta ecuación se calculan los camios de entalpía de depósitos de energía térmica que pueden asorer o proporcionar calor indefinidamente a una temperatura constante! "n ejemplo es un refrigerador que tiene perdidas de osé /ablo 0ene&as 0ar&as Termodinámica
Tarea 5 temperatura lo que lo #ace irreversile, si pudiera #acer totalmente adiaático con un coeficiente de funcionamiento despreciale se volvería reversile
.2 *e comprime aire mediante un compresor de 123; de / 1 a /2. 7a temperatura del aire se mantiene constante a 259! durante este proceso' como resultado de la transferencia térmica al entorno a 1(9!. Determine la tasa de cambio de entalpia del aire.
* −12 k* k* = =−0,0403 " ) 298 )
.41 )ntra refri&erante 14a en los serpentines del evaporador de un sistema de refri&eraci"n como un vapor 8=medo a una presi"n de 1$(3/a. )l refri&erante absorbe 1+(3 de calor del espacio enfriado' que se mantiene a >59! y sale vapor saturado a la misma presi"n. Determine a- el cambio de entalpia de refri&erante b- el cambio de entalpía enfriado c- el cambio total para este proceso =160 ka" =−5 # C + 273=268 # ) "abla A 12 p+g .924 regirante 134 atenemo" =−15,60 + 273=257,4 # )
A ¿
∆ &=
∆ & =0,699
' k( 180 k( = = 0,699 " 257,4 ) )
B¿
∆ &=
' 180 k( k( = = 0,672 " 268 ) )
C ¿
k( k( k( −0,672 = 0,027 ) ) )
.46 %n tanque rí&ido bien aislado contiene 23& de un vapor 8=medo de a&ua a 1((3/a.
osé /ablo 0ene&as 0ar&as Termodinámica
Tarea 5 3
3
4
4
m=2 kg =100 kafase= , =1 −
=0,25
∆ & =m× ( & 2 −& 1 ) tabla A 5 p+g .912 a =100 kase obtiene : &f =1,3028
k( k( &fg =6,0562 kg) kg)
& 1=&f + ( , × &fg )=1,3028
(
k( k( + 0,25 × 6,0562 kg) kg)
)
= 2,81685
k( kg)
& 2=- dadoque esrigido es volumenconstanteV 1 =V 2 V 1 =Vf + ( , ×Vfg ) tabla A 5 p+g .912 a =100 katenemos 3
3
3
m m m Vf =0,00143 Vg =1,6941 Vfg =1,691−0,00143 =1,6931 kg kg kg 3
(
3
m m V 1 =Vf + ( , ×Vfg )=0,00143 + 0,25 × 1,6931 kg kg
[
]
0,46242
6,8955
0,424307 0,41392
.
6,8561
→
0,46242 − 0,424307 0,46242−0,41392
(
∆ & =m× ( & 2 −& 1 ) =2 kg × 6,86453
osé /ablo 0ene&as 0ar&as Termodinámica
=
)
3
m = 0,4243 kg
6,8955− . 6,8955−6,8561
k( k( − 2,81685 kg ) kg)
)
. =6,86453
=8,0954
k( )
k( kg )
