Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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CAPÍTULO 5
Sustituyendo, se obtiene
0 1200 m/s22 1 kJ/kg
h 2 283.14 kJ/kg a
2 1 000 m 2 /s b 2
303.14 kJ/kg
De la tabla A-17, la temperatura correspondiente a este valor de entalpía es
T 2 303 K
Comentario Este resultado muestra que la temperatura del aire se incrementa
en cerca de 20 °C a medida que este fluido se desacelera en el difusor. El
aumento de temperatura se debe sobre todo a la conversión de energía cinética
en energía interna.
EJEMPLO 5-5 Aceleración de vapor en una tobera
A una tobera cuya área de entrada es 0.2 pie 2 entra en forma estacionaria
vapor de agua a 250 psia y 700 °F. El flujo másico de vapor por la tobera es
10 lbm/s. El vapor sale de la tobera a 200 psia con una velocidad de 900
pies/s. Las pérdidas de calor desde la tobera por unidad de masa del vapor se
estiman en 1.2 Btu/lbm. Determine a) la velocidad de entrada y b) la temperatura
de salida del vapor.
Solución A una tobera entra vapor de agua en forma estacionaria a un flujo
y velocidad especificados. Se determinarán la velocidad de entrada del vapor
y la temperatura de salida.
Suposiciones 1 Éste es un proceso de flujo estacionario porque no hay cambio
con el tiempo en algún punto, por lo tanto m VC 0 y E VC 0. 2 No hay
interacciones de trabajo. 3 El cambio de energía potencial es cero, ep 0.
Análisis Se toma a la tobera como el sistema (Fig. 5-26), el cual es un
volumen de control porque la masa cruza su frontera durante el proceso. Se
observa que sólo hay una entrada y una salida, por lo tanto ṁ 1 ṁ 2 ṁ.
a) El volumen específico y la entalpía del calor en la entrada de la tobera son
P 1 250 psia
T 1 700 °F
f v 1 2.6883 pies 3 /lbm
h 1 1 371.4 Btu/lbm
1Tabla A-6E 2
P 1 = 250 psia
T 1 = 700 °F
A 1 = 0.2 pies 2
FIGURA 5-26A
q salida = 1.2 Btu/lbm
Vapor
m = 10 lbm/s
Esquema para el ejemplo 5-5.
P 2 = 200 psia
V 2 = 900 pies/s
Entonces,
10 lb m >s
# 1
m V
v 1 A 1
1
1
2.6883 pies 3 >lb m 1V 1 2 10.2 pies 2 2
V 1 134.4 pies/s
b) Bajo las suposiciones y observaciones expresadas, el balance de energía para
este sistema de flujo estacionario se puede expresar en la forma de tasa como
E # entrada E # (estable)
salida dE sistema >dt ¡0
0
⎪
⎬⎪⎪⎪⎭
⎪
⎪
⎫
⎪⎪⎪⎬⎪⎪⎪⎭
⎫
Tasa de transferencia de energía
neta por calor, trabajo y masa
m # a h 1 V 1 2
E # entrada E # salida
Tasa de cambio de energías interna,
cinética, potencial, etcétera
2 b Q# salida m # a h 2 V 2 2
2 b 1puesto que W# 0 y ¢ep 02