Introducción a la Termodinamica.pdf - C.I.E.

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Contenidos viii 11.6.5 Enfriamiento y combustión por etapas en turbinas de gas 484 11.6.6 Causas del éxito de las turbinas de gas 486 11.7 El ciclo Stirling 487 11.8 El ciclo Ericsson 488 11.9 Cogeneración 489 11.9.1 Cogeneración combinando ciclos de gas y vapor de agua 489 11.9.2 Cogeneración con ciclos de gas y vapores orgánicos 494 11.9.3 Trigeneración 495 11.10 Ciclos de propulsión a reacción 496 11.10.1 Ciclo de los motores de chorro 497 11.10.2 Ciclo de los motores cohete 500 Capítulo 12: AIRE HÚMEDO 503 12.1 Humedad 503 12.1.1 Humedad absoluta 503 12.1.2 Humedad relativa 503 12.2 Volumen específico 504 12.3 Temperatura de saturación adiabática. Entalpía y calor específico 504 12.4 Temperatura de bulbo seco y temperatura de bulbo húmedo 506 12.5 Diagrama de temperatura-humedad o carta psicrométrica 508 12.6 Diagrama entalpía-humedad 510 12.7 Acondicionamiento de aire 511 12.7.1 Humidificación 513 12.7.1.1 Humidificación por saturación no adiabática 513 12.7.1.2 Humidificación por saturación adiabática 513 12.7.1.3 Humidificación con mezcla o recirculación 513 12.7.2 Deshumidificación 517 12.7.2.1 Deshumidificación por intercambiador enfriador 518 12.7.2.2 Deshumidificación por contacto directo 518 12.7.3 Bomba de calor 520 12.8 Torres de enfriamiento 522 12.8.1 Torres a eyección 523 12.8.2 Torres de tiro forzado 524 12.8.2.1 Torres de tiro forzado a contracorriente 524 12.8.2.2 Torres de tiro forzado a flujo cruzado 525 12.8.2.3 Comparación entre las torres de tiro forzado a contracorriente y a flujo cruzado 525 12.8.3 Torres de tiro inducido 526 12.8.4 Torres a termocirculación o a tiro natural 526 12.8.5 Torres a dispersión o atmosféricas 527 12.8.6 Lagunas y piletas de enfriamiento 527 12.8.7 Torres a circuito cerrado 528 12.8.8 Teoría de las torres de enfriamiento 529 12.8.9 Operación de las torres de enfriamiento 534 12.8.10 Cálculo de la superficie de lagunas y piletas de enfriamiento 536 12.9 Efectos de la variación de presión sobre el aire húmedo 537 12.9.1 Efecto de la compresión sobre la presión de vapor del aire húmedo 537 12.9.2 Efecto de la compresión sobre la humedad del aire 538 12.9.3 Efecto de la expansión sobre la humedad del aire 540 Capítulo 13: FLUJO DE FLUIDOS 543 13.1 Introducción 543 13.1.1 Efecto de la viscosidad en el flujo de fluidos 543 13.1.2 Conductos cerrados 544 13.2 Flujo incompresible con fricción 545
Contenidos ix 13.2.1 Ecuación de Darcy-Weisbach 545 13.2.2 Conductos de sección no circular 547 13.2.3 Resistencias producidas por accesorios 548 13.3 Velocidad del sonido en fluidos compresibles. Número de Mach 555 13.4 Flujo compresible sin fricción 557 13.4.1 Flujo isotérmico compresible sin fricción 557 13.4.2 Flujo adiabático compresible sin fricción 559 13.5 Flujo compresible con fricción 561 13.5.1 Flujo compresible isotérmico con fricción a baja velocidad 561 13.5.2 Flujo compresible isotérmico con fricción 562 13.5.3 Flujo adiabático compresible con fricción en conductos uniformes 566 13.5.3.1 Primer Principio 567 13.5.3.2 Número de Mach 568 13.5.3.3 Ecuación de la energía mecánica con rozamiento 568 13.5.3.4 Desarrollo 570 13.6 Flujo de fluidos compresibles a través de toberas 573 13.6.1 Velocidad crítica y relación crítica de presiones en toberas 574 13.7 Salida de gas por un orificio de un recipiente 577 Capítulo 14: INTERCAMBIO DE CALOR POR CONDUCCIÓN 581 14.0 Introducción Modos de transmisión del calor 581 14.1 Transmisión del calor por conducción 581 14.2 Tipos de régimen 582 14.2.1 Régimen estable, permanente o estacionario 582 14.2.2 Régimen transitorio 582 14.3 Conductividad térmica 582 14.3.1 Estimación del número de Prandtl 583 14.3.2 Estimación de conductividades térmicas de mezclas líquidas 583 14.4 Flujo por conducción en régimen permanente 584 14.4.1 Resistencia a la conducción en paredes compuestas 584 14.4.1.1 Paredes planas compuestas 584 14.4.1.2 Paredes planas compuestas con grandes diferencias de temperatura 585 14.4.1.3 Aire: el mejor aislante 587 14.4.2 Resistencia a la conducción en tubos 588 14.4.2.1 Tubos compuestos de varias capas 589 14.4.3 Esfera hueca 590 14.4.4 Casos mas complejos de geometría compuesta 591 14.4.4.1 Superficies semiesféricas concéntricas 591 14.4.4.2 Hornos rectangulares de paredes gruesas 591 14.5 Conducción del calor en estado transitorio 592 14.5.1 Método numérico de Schmidt 594 Capítulo 15: INTERCAMBIO DE CALOR POR CONVECCIÓN 602 15.1 Introducción 602 15.1.1 Régimen del flujo 602 15.1.2 Coeficiente de película 603 15.2 Convección natural 606 15.2.1 Convección natural dentro de tubos horizontales 606 15.2.2 Convección natural fuera de haces de tubos 606 15.2.3 Criterio para determinar cuando hay convección natural 607 15.2.4 Convección natural en fluidos estancados 607 15.2.5 Pérdidas de calor de una tubería o superficie aislada 610 15.2.5.1 Pérdidas por convección y radiación en una tubería aislada 610 15.2.5.2 Radio crítico de una tubería aislada 612
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P v′ R′ = T Sea × ( m = masa)
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Z 0 y Z 1 son ambos función de Pr
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a ⎞ ⎜ P ⎟ ′ ⎝ V ⎠ ( V
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Propiedades P-V-T 64 ⎡ 9 P ⎤⎡
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PrV sr 1× Vsr Z c + b − a 2 Z c
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1.0467 0.5783 A = 0.31506 − − T
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⎛ ω ⎞ Z = Z() 0 + ⎜ ⎟( Z(
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La forma de la ecuación de Elliott
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Ejemplo 2.12 Cálculo de la densida
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Nótese que: ni Pi V PV xi = ni = y
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C ∑= i 1 C C C C m ′ i hi H = m
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c) N = n x N2 CO2 n = N N2 + = d) D
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P (ata) 13.609 27.218 40.827 54.436
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0. 08205 × 305. 4 a = 0. 42748 0.
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B1 12 0. 172 = 0. 139 − = 0.08118
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C C Tc m = ∑∑φi φ j Tcij Tcij
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Primer Principio de la Termodinámi
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Dividiendo por m& es: −∑ Pero m
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∑ ∑ 2 i m × Vi m = = ∑ 3l 3l
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Pero: Donde como antes n' es el nú
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∑ ∑ − = 2 ⎡ dV g ⎤ ⎢dh
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M 2 ( u + Ep + Ec) − M ( u + Ep +
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W P2V 2 − P1V 1 = 1− γ La segu
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Pero de la ecuación de los gases i
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Consecuencias y Aplicaciones del Pr
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Por estar sobre la adiabática 0→
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Q RT 78. 3 × 520 pie 102000 Lb m&
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Segundo Principio de la Termodinám
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El esquema es similar al anterior.
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Trazamos una gran cantidad de adiab
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T T Q T Q T − T Q − Q Segundo P
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eleve, con lo que adquiere una ener
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Solución a) Hemos demostrado que p
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∆Q1 ∆Q2 ⇒ < T T 1 2 ⇒ ∆Q1
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1 0 Segundo Principio de la Termodi
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( masa del sistema) × ( intensidad
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= P0∫ 2 o 0 ( V2 − V1 ) Wo W dV
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⎛ ∂G ⎞ S −⎜ ⎟ ⎝ ∂T
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Considerando S en función de V y T
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h′ = R′ T P ⎛ ∂Z ⎞ ⎜
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B) A partir de ecuaciones de estado
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∆Cv′ R′ o 3a 1 = 4b R′ T 3
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C Sistemas Heterogéneos 302 cm v
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C R T x d( ln f ) = 0 ⇒ i d( ln f
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f i ln f S puro L i puro F ∆H ti
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DIAGRAMA H-P DEL CARE 50 DIAGRAMA H
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DIAGRAMA H-x DE LA MEZCLA R-23/R-13
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CAPITULO 11 CICLOS DE GAS Ciclos de
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Ciclos de Gas 474 La potencia y vel
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⎛ ⎞ En el ciclo Diesel además
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Ciclos de Gas 480 De tal modo los c
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η T T 2 1 ⎛ P ⎞ 2 = ⎜ ⎟
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Ciclos de Gas 484 regenerador viene
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e) T7 − T6 843 − 520 T7 ′ = T
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Ciclos de Gas 488 En cuanto al calo
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Ciclos de Gas 490 El aire entra en
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Ciclos de Gas 492 El generador de v
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Ciclos de Gas 494 11.9.2 Cogeneraci
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Ciclos de Gas 496 El análisis term
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Ciclos de Gas 498 Una variante de u
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Ciclos de Gas 500 11.10.2 Ciclo de
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• “Thermodynamics” - Lee y Se
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n = P v v H m = Pv + Pa = P ⇒ Pa
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Aire Húmedo 506 En general, para l
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Aire Húmedo 508 En la misma tabla
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Aire Húmedo 510 12.6 Diagrama enta
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Aire Húmedo 512 Componentes princi
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Aire Húmedo 514 El criterio a segu
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Aire Húmedo 516 frente a una salid
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Aire Húmedo 518 Se deben hacer alg
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Aire Húmedo 520 12.7.3 Bomba de ca
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Aire Húmedo 522 12.8 Torres de enf
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Aire Húmedo 524 12.8.2 Torres de t
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Aire Húmedo 526 • Para minimizar
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Aire Húmedo 528 El estanque de enf
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k g h c × H × PM v = C En consecu
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Aire Húmedo 532 L h2 − h1 = G T1
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Aire Húmedo 534 12.8.9 Operación
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Aire Húmedo 536 lula inferior. Si
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dP v v′ l dP v′ v Aire Húmedo
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Cp Cp 1 C m = m∑ i= 1 m − Cv m
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• “Termodinámica” - Holman.
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Flujo de fluidos 544 Si se estudia
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Flujo de fluidos 546 Hay tres magni
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⎛ a − b ⎞ 0 . 9 + 0. 6⎜ ⎟
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Flujo de fluidos 550 La gráfica de
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Flujo de fluidos 552 Sin embargo pr
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Flujo de fluidos 554 Ejemplo 13.3 C
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Flujo de fluidos 556 Por lo tanto i
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2 m seg [ v dP] = [ v][ dP] = = = 2
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Flujo de fluidos 560 Esta ecuación
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Flujo de fluidos 562 En el apartado
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2 2 2 V P ZRT ⎡ ⎛ P ⎞ ⎤ f V
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Flujo de fluidos 566 13.5.3 Flujo a
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2 γ −1 G v + γ 2 g 2 = P v 2 γ
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T P Flujo de fluidos 570 2 1 ∴V 2
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N P2 Y − Y P1 γ −1 2 ( Y −1)
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Flujo de fluidos 574 2 v dP = −
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∴ γ − 1 ⎛ Pg ⎞ = 1− ⎜
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Flujo de fluidos 578 Despreciando l
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BIBLIOGRAFIA • “Flujo de fluido
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Intercambio de Calor por Conducció
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t n h′′ t ∆x t ′′ + k t =
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t t 1 2 t = 0 t = 1 + t 2 1 + t 2 Y
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CAPITULO 15 Intercambio de Calor po
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Número de Péclet: Número de Stan
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Intercambio de Calor por Convecció
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En medidas inglesas: • Tubo horiz
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ke q& = ( t1 − t2 ) δ Esta ecuac
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N Num − 1 1 6 Intercambio de Calo
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Además: 2 ρ π D V m& = 4 ⇒ ⇒
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BIBLIOGRAFIA • “Elementos de Te
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vv vv v vdPv = vl dPl ⇒ dPl = dPv
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Intercambio de calor con cambio de
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q& ⎛ q& ⎞ ⎛ q& ⎞ = ⎜ ⎟
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N Pr Cl ∆t ≥ 1 y < 1 h fg Inter
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⎛ g ⎞ = ∆t π r⎜ ⎟ ⎝ ν
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Intercambio de Calor por Radiación
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2000 BTU hora Intercambio de Calor
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HORNOS RECTANGULARES Longitud - anc
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Pw 0. 25 0.375 + 0.165 = 0.54 y = =
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Intercambiadores de Calor 664 18.1.
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En forma muy general, podemos clasi
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Intercambiadores de Calor 668 En un
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7) De la curva inferior (2) de la F
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Intercambiadores de Calor 704 Enfri
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• “Intercambiadores de calor”
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Introducción a la Termodinamica.pdf - C.I.E.

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