Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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CAPÍTULO 5
5-93 El evaporador de un ciclo de refrigeración es básicamente
un intercambiador de calor en el que se evapora un
refrigerante mediante la absorción de calor de otro fluido.
Entra refrigerante R-22 a un evaporador a 200 kPa, con una
calidad de 22 por ciento y un flujo de 2.25 L/h. El R-22 sale
del evaporador a la misma presión, sobrecalentado en 5 °C.
El refrigerante se evapora absorbiendo calor del aire, cuyo
flujo es 0.5 kg/s. Determine a) la tasa de calor absorbido del
aire, y b) el cambio de temperatura del aire. Las propiedades
del R-22 a la entrada y a la salida del condensador son h 1
220.2 kJ/kg, v 1 0.0253 m 3 /kg, y h 2 398.0 kJ/kg.
5-94 Se mezclan dos corrientes másicas del mismo gas ideal
en una cámara de flujo uniforme mientras reciben energía por
transferencia térmica del entorno. El proceso de mezclado
tiene lugar a presión constante, sin trabajo y con cambios despreciables
en las energías cinética y potencial. Suponga que el
gas tiene calores específicos constantes.
a) Determine la expresión para la temperatura final de la
mezcla en términos de la tasa de transferencia térmica a
la cámara de mezclado y los flujos másicos de entrada y
salida.
b) Obtenga una expresión para el flujo volumétrico a la salida
de la cámara de mezclado en términos de la tasa de transferencia
térmica a la cámara de mezclado y los flujos másicos
de entrada y salida.
c) Para el caso especial de mezclado adiabático, demuestre
que el flujo volumétrico de salida es la suma de los dos
flujos volumétricos de entrada.
Flujo en tubos y ductos
5-95 Considere argón que fluye en régimen estacionario a
un calentador de presión constante a 300 K y 100 kPa, con
un flujo másico de 6.24 kg/s. En ese intercambiador se le
transfiere calor a una tasa de 150 kW, mientras entra al calentador.
a) Determine la temperatura del argón a la salida del
calentador, en °C. b) Determine el flujo volumétrico del argón
a la salida del calentador, en m 3 /s.
5-96 En una caldera, que opera en régimen estacionario, se
calienta agua líquida saturada a una presión constante de 2 MPa,
a una razón de 4 kg/s, hasta la temperatura de salida de 250 °C.
Determine la tasa de transferencia de calor en la caldera.
5-97E Entra agua a una caldera a 500 psia, como líquido
saturado, y sale a 600 °F a la misma presión. Calcule la transferencia
térmica por unidad de masa de agua.
5-98 Para calentar aire, a una razón de 0.3 m 3 /s, de 100 kPa
y 15 °C hasta 100 kPa y 30 °C, se usa un calentador eléctrico
de 110 V. ¿Cuánta corriente, en amperes, debe suministrarse
a ese calentador?
5-99E El ventilador de una computadora personal toma 0.5
pies 3 /s de aire, a 14.7 psia y 70 °F, haciéndolo pasar por la
caja que contiene la CPU, y otros componentes. El aire sale
a 14.7 psia y 80 °F. Calcule la potencia eléctrica, en kW, que
disipan los componentes de la PC. Respuesta: 0.0948 kW
FIGURA P5-99E
© Vol./PhotoDisc/Getty RF.
5-100 Un ventilador va a enfriar una computadora de escritorio.
Los componentes electrónicos de la computadora consumen
60 W, bajo condiciones de plena carga. La computadora
debe funcionar en ambientes hasta de 45 °C, y en alturas sobre
el nivel del mar hasta de 3 400 m, donde la presión atmosférica
promedio es 66.63 kPa. La temperatura de salida del aire
no debe ser mayor que 60 °C para cumplir con los requisitos
de fiabilidad. También, la velocidad promedio del aire no
debe ser mayor de 110 m/min a la salida de la computadora,
donde está el ventilador, para mantener bajo el nivel de ruido.
Determine el flujo que debe manejar el ventilador y el diámetro
de su caja.
5-101 Repita el problema 5-100 con una computadora que
consume 100 W.
5-102E A los tubos de una placa de enfriamiento entra agua
a 70 °F con velocidad promedio de 40 pies/min y sale a 105
°F. El diámetro de los tubos es 0.25 pulg. Suponiendo que el
15% del calor generado por los componentes electrónicos se
disipa de los componentes a los alrededores por convección y
radiación y que el 85% restante es eliminado por el agua de
enfriamiento, determine la cantidad de calor generado por los
componentes electrónicos montados sobre la placa de enfriamiento.
Respuesta: 614 W
5-103 Los componentes de un sistema electrónico, que
disipa 180 W, están dentro de un ducto horizontal
de 1.4 m de longitud, cuya sección transversal es de 20 cm 20
cm. Los componentes se enfrían en el ducto mediante aire forzado
que entra a 30 °C y 1 atm, con un flujo de 0.6 m 3 /min, y
sale a 40 °C. Determine la tasa de transferencia de calor de las
superficies externas del ducto al ambiente. Respuesta: 63 W
30 °C
0.6 m 3 /min
Convección
natural
180 W
1.4 m
FIGURA P5-103
40 °C