Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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CAPÍTULO 5
5-115 Se calienta agua líquida saturada, a presión constante,
en un dispositivo con flujo estacionario, hasta que se convierte
en vapor saturado. Calcule la transferencia de calor, en kJ/kg,
cuando la evaporación se hace a 800 kPa.
5-116 Fluye de manera estacionaria aire a 300 K y 100 kPa
en un secador de cabello que tiene una entrada de trabajo
eléctrico de 1 500 W. Debido al tamaño de la toma de aire, la
velocidad de entrada del aire es despreciable. La temperatura
y la velocidad del aire a la salida del secador son 80 °C y 21
m/s, respectivamente. El proceso de flujo es tanto a presión
constante como adiabático. Suponga que el aire tiene calores
específicos constantes evaluados a 300 K. a) Determine el
flujo másico del aire al secador, en kg/s. b) Determine el flujo
volumétrico del aire a la salida del secador, en m 3 /s.
Respuestas: a) 0.0280 kg/s, b) 0.0284 m 3 /s
5-120 Una botella evacuada de 20 L está rodeada por la
atmósfera a 100 kPa y 27 °C. Entonces se abre una válvula en
el cuello de la botella y se deja entrar aire en ella. El aire en la
botella termina por llegar al equilibrio térmico con la atmósfera,
como resultado de transferencia de calor por la pared.
La válvula permanece abierta durante el proceso, para que el
aire en el interior también llegue al equilibrio mecánico con la
atmósfera. Determine la transferencia neta de calor a través de
la pared de la botella, durante este proceso de llenado.
Respuesta: 2.0 kJ
Aire
100 kPa
27 °C
T 2 = 80 °C
V 2 = 21 m/s
P 1 = 100 kPa
T 1 = 300 K
20 L
evacuada
·
W e = 1 500 W
FIGURA P5-116
5-117 Reconsidere el problema 5-116. Usando el software
EES (u otro), investigue el efecto de la
velocidad de salida sobre el caudal másico y el caudal volumétrico
de salida. Deje variar la velocidad de salida de 5 a 25
m/s. Grafique el caudal másico y el caudal volumétrico de
salida contra la velocidad de salida, y comente los resultados.
Procesos de carga y descarga
5-118 Un recipiente rígido aislado está evacuado. Se abre
una válvula y entra al recipiente aire atmosférico a 95 kPa y
17 °C, hasta que la presión en el recipiente llega a 95 kPa, y
en ese momento se cierra la válvula. Determine la temperatura
final del aire en el recipiente. Suponga que los calores específicos
son constantes. Respuesta: 406 K
5-119 Un recipiente aislado rígido, que inicialmente está
evacuado, se conecta con un tubo de suministro de helio a 200
kPa y 120 °C, a través de una válvula. Se abre la válvula y
se deja entrar helio a 200 kPa, y en ese momento se cierra la
válvula. Determine el trabajo de flujo de helio en el tubo de
suministro y la temperatura final del helio en el recipiente.
Respuestas: 816 kJ/kg, 665 K
Helio 200 kPa, 120 °C
FIGURA P5-120
5-121 Un recipiente rígido de 2 m 3 contiene aire a 100 kPa
y 22 °C. Se conecta el recipiente a una línea de suministro por
medio de una válvula. En la línea de suministro fluye aire a
600 kPa y 22 °C. Entonces, se abre la válvula y se deja entrar
aire al recipiente, hasta que la presión en su interior llega a la
presión de la línea de suministro, y en ese momento se cierra
la válvula. Un termómetro instalado en el recipiente indica
que la temperatura del aire en el estado final es 77 °C. Determine
a) la masa del aire que ha entrado al recipiente y b) la
cantidad de transferencia de calor.
Respuestas: a) 9.58 kg, b) 339 kJ
P i = 600 kPa
T i = 22 °C
V = 2 m3
P 1 = 100 kPa
T 1 = 22 °C
Q salida
FIGURA P5-121
Evacuado
al principio
FIGURA P5-119
5-137 Un tanque rígido de 0.2 m 3 tiene un regulador de presión,
y contiene vapor de agua a 2 MPa y 300 °C. Entonces,
se calienta el vapor en el tanque. El regulador mantiene constante
la presión dejando salir algo de vapor, pero en el interior
la temperatura aumenta. Determine la cantidad de calor transferido
cuando la temperatura del vapor de agua llega a 500 °C.