Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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CAPÍTULO 5
5-75 Se mezclan las corrientes caliente y fría de un fluido
en una cámara de mezclado rígida. El fluido caliente fluye a
la cámara a un flujo másico de 5 kg/s, con una cantidad de
energía de 150 kJ/kg. El fluido frío fluye a la cámara a un
flujo másico de 15 kg/s y lleva una cantidad de energía de 50
kJ/kg. Hay transferencia de calor al entorno de la cámara de
mezclado, en la cantidad de 5.5 kW. La cámara de mezclado
opera con flujo estacionario y no gana ni pierde energía ni
masa con el tiempo. Determine la energía transportada por la
corriente de salida de la cámara de mezclado por la mezcla
fluida por unidad de masa de fluido, en kJ/kg.
5-76 Un flujo de agua caliente a 80 °C entra a una cámara
mezcladora a una razón de 0.5 kg/s, y se mezcla con un flujo
de agua fría a 20 °C. Se desea que la mezcla salga de la
cámara a 42 °C. Calcule el flujo másico de agua fría. Suponga
que todos los flujos están a la presión de 250 kPa.
Respuesta: 0.865 kg/s
no debe tener un aumento de temperatura mayor de 10 °C. Si
el vapor debe salir del condensador como líquido saturado a
20 kPa, determine el flujo másico del agua de enfriamiento
requerido. Respuesta: 297.7 kg/s
m 3 = 20 000 kg/h
P 3 = 20 kPa
x 3 = 0.95
Vapor
de agua
Agua
T 1
T 1 + 10 °C
T 1 = 80 °C
.
m 1 = 0.5 kg/s
T 2 = 20 °C
.
m 2
H 2 O
T
(P = 250 kPa) 3 = 42 °C
FIGURA P5-76
5-77E Se calienta agua a 65 °F y 20 psia, en una cámara,
mezclándola con vapor saturado a 20 psia. Si ambos flujos
entran a la cámara mezcladora con el mismo flujo másico,
determine la temperatura y la calidad del flujo que sale.
Respuestas: 228 °F, 0.415
5-78 Un flujo de refrigerante 134a a 1 MPa y 20 °C se mezcla
con otro flujo del mismo refrigerante, a 1 MPa y 80 °C.
Si el flujo másico del flujo frío es el doble del flujo caliente,
determine la temperatura y la calidad del flujo que sale.
5-79 Regrese al problema 5-78. Use el programa EES
(u otro) para investigar el efecto que tiene el flujo
másico de R-134a frío sobre la temperatura y la calidad del
flujo que sale. Haga variar la relación de flujos másicos de
refrigerante frío a caliente, de 1 a 4. Trace la gráfica de temperatura
y calidad de la mezcla en función de la relación de
flujos másicos frío entre caliente, y analice los resultados.
5-80E Se va a condensar vapor de agua a 85 °F en la coraza
de un intercambiador de calor. El agua de enfriamiento entra
a los tubos a 60 °F con un flujo de 138 lbm/s y sale a 73 °F.
Suponiendo que el intercambiador de calor esté bien aislado,
determine la tasa de transferencia de calor y la tasa de condensación
del vapor de agua.
5-81 A un condensador de una termoeléctrica entra vapor
a 20 kPa y 95 por ciento de calidad, con un flujo másico
de 20,000 kg/h. Se va a enfriar con agua de un río cercano,
pasándola por los tubos ubicados en el interior del condensador.
Para evitar la contaminación térmica, el agua del río
P 4 = 20 kPa
Líquido sat.
FIGURA P5-81
5-82 En un intercambiador de calor se debe enfriar etilenglicol
(c p 2.56 kJ/kg · °C) que tiene un flujo de 3.2 kg/s,
de 80 °C a 40 °C, usando agua (c p 4.18 kJ/kg · °C), que
entra a 20 °C y sale a 70 °C. Determine a) la tasa de transferencia
de calor y b) el flujo másico de agua.
5-83 Regrese al problema 5-82. Use el programa EES
(u otro) para investigar el efecto de la temperatura
de entrada del agua de enfriamiento sobre su flujo másico.
Haga variar la temperatura de entrada de 10 a 40 °C, y
suponga que la temperatura de salida permanece constante.
Trace la gráfica del flujo másico de agua en función de la
temperatura de entrada, y describa los resultados.
5-84 Un intercambiador de calor de tubos concéntricos con
pared delgada, de contraflujo, se usa para enfriar aceite (c p
2.20 kJ/kg · °C) de 150 a 40 °C, a una razón de 2 kg/s,
usando agua (c p 4.18 kJ/kg · °C), que entra a 22 °C, a una
razón de 1.5 kg/s. Determine la tasa de transferencia de calor
en el intercambiador y la temperatura de salida del agua.
Agua
fría
1.5 kg/s
22 °C
40 °C
FIGURA P5-84
Aceite caliente
2 kg/s 150 °C