Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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ENTROPÍA
de transferencia de entropía del cuerpo de esta persona que
acompaña la transferencia de calor, en W/K.
7-157 Una plancha de 1 000 W se deja sobre la mesa de
planchar con su base expuesta al aire a 20 °C. Si la temperatura
de la superficie es de 400 °C, determine la tasa de generación
de entropía durante este proceso en operación estacionaria.
¿Cuánta de esta generación de entropía ocurre dentro de la
plancha?
7-158E Un dispositivo de cilindro-émbolo sin fricción contiene
agua líquida saturada a una presión de 40 psia. Ahora se
transfieren 400 Btu de calor al agua desde una fuente a 1 000
°F, y parte del líquido se vaporiza a presión constante. Determine
la entropía total generada durante este proceso, en Btu/R.
7-159E Entra vapor de agua a un difusor a 20 psia y 240 °F
con una velocidad de 900 pies/s, y sale como vapor saturado a
240 °F y 100 pies/s. El área de salida del difusor es de 1 pie 2 .
Determine a) el flujo másico del vapor de agua y b) la tasa
de generación de entropía durante este proceso. Suponga una
temperatura ambiente de 77 °F.
7-160 Entra vapor a una tobera adiabática a 2.5 MPa y 450 °C,
con una velocidad de 55 m/s, y sale a 1 MPa y 390 m/s. Si la
tobera tiene un área de entrada de 6 cm 2 , determine a) la temperatura
de salida y b) la tasa de generación de entropía para
este proceso. Respuestas: a) 406 °C; b) 0.0783 kW/K
7-161 Se expande vapor de agua de una manera estacionaria
en una turbina a razón de 40 000 kg/h, entrando a 8 MPa y
500 °C y saliendo a 40 kPa como vapor saturado. Si la potencia
generada por la turbina es de 8.2 MW, determine la tasa
de generación de entropía para este proceso. Suponga que el
medio ambiente está a 25 °C.
Respuesta: 11.4 kW/K
8 MPa
500 °C
Turbina
de vapor
40 kPa
sat. vapor
FIGURA P7-161
8.2 MW
7-162E Entra aire a un compresor a condiciones ambientes
de 15 psia y 60 °F, con una baja velocidad, y sale a 150
psia, 620 °F y 350 pies/s. El compresor se enfría por el aire
ambiente a 60 °F, a razón de 1 500 Btu/min. La entrada de
potencia al compresor es 400 hp. Determine a) el flujo másico
del aire y b) la tasa de generación de entropía.
7-163 Un flujo de agua caliente a 70 °C entra a una cámara
mezcladora adiabática a una razón de 3.6 kg/s, donde se mezcla
con un flujo de agua fría a 20 °C. Si la mezcla sale de la
cámara a 42 °C, determine a) el flujo másico del agua fría y b)
la tasa de generación de entropía en este proceso de mezclado
adiabático. Suponga que todos los flujos están a 200 kPa.
7-164 Agua líquida a 200 kPa y 20 °C se calienta en una
cámara al mezclarla con vapor sobrecalentado a 200 kPa y
150 °C. El agua líquida entra a la cámara mezcladora a razón
de 2.5 kg/s, y se estima que la cámara pierde calor al aire circundante
a 25 °C a razón de 1 200 kJ/min. Si la mezcla sale
de la cámara mezcladora a 200 kPa y 60 °C, determine a) el
flujo másico del vapor sobrecalentado y b) la tasa de generación
de entropía durante este proceso de mezclamiento.
Respuestas: a) 0.166 kg/s, b) 0.333 kW/K
20 °C
2.5 kg/s
150 °C
1 200 kJ/min
Cámara
mezcladora
200 kPa
FIGURA P7-164
60 °C
7-165 Un recipiente rígido de 0.18 m 3 se llena con agua
líquida saturada a 120 °C. Ahora se abre una válvula en el
fondo del recipiente y lentamente se saca la mitad de la masa
total del recipiente en fase líquida. Se transfiere calor al agua
de una fuente a 230 °C, de modo que la temperatura en el
recipiente permanece constante. Determine a) la cantidad de
transferencia de calor y b) la generación total de entropía para
este proceso.
7-166E Un bloque de hierro de masa desconocida a 185 °F
se echa en un recipiente aislado que contiene 0.8 pie 3 de agua
a 70 °F. Al mismo tiempo, una rueda de paletas accionada por
un motor de 200 W se activa para agitar el agua. Se establece
el equilibrio térmico después de 10 min, con una temperatura
final de 75 °F. Determine a) la masa del bloque de hierro y b)
la entropía generada durante este proceso.
7-167 Un recipiente rígido contiene 7.5 kg de mezcla saturada
de agua a 400 kPa. Ahora se abre una válvula en el fondo
del recipiente y se saca líquido. Se transfiere calor al vapor de
manera que la presión dentro del recipiente permanece constante.
Se cierra la válvula cuando ya no queda líquido en el
recipiente. Si se estima que se ha transferido al recipiente un
total de 5 kJ de calor, determine a) la calidad del vapor en el
recipiente en el estado inicial, b) la cantidad de masa que ha
escapado y c) la generación de entropía durante este proceso
si el calor se suministra al recipiente desde una fuente que
está a 500 °C.
Tema especial: Reducción del costo de aire comprimido
7-168 El aire comprimido es uno de los servicios clave en
las plantas de fabricación, y la potencia total de los sistemas
de compresión de aire instalados en Estados Unidos se estima
en alrededor de 20 millones de hp. Suponiendo que los com-