Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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CICLOS DE POTENCIA DE GAS
a) Trace los diagramas P-v y T-s para este ciclo.
b) Obtenga una expresión para la eficiencia térmica del ciclo
como función de k, r y r p .
c) Evalúe el límite de la eficiencia cuando r p tiende a la unidad.
9-187 Reconsidere el problema 9-186. Determine la relación
del trabajo de retroceso para una relación fija de temperaturas
mínima a máxima, T 1 /T 3 , y determine el límite de la relación
cuando r p tiende a la unidad. Compare su resultado con la
expresión para la relación de trabajo de retroceso para el ciclo
de Otto para la misma relación de compresión y relación fija de
temperaturas mínima a máxima, T 1 /T 3 .
9-188 Usando software EES (u otro), determine los
efectos de la relación de compresión sobre la
producción neta de trabajo y la eficiencia térmica del ciclo
de Otto para una temperatura máxima de ciclo de 2.000 K.
Tome el fluido de trabajo como aire que está a 100 kPa y 300
K al inicio del proceso de compresión, y suponga calores
específicos variables. Varíe la relación de compresión de 6 a
15 con incrementos de 1. Tabule y grafique sus resultados
contra la relación de compresión.
9-189 Usando software EES (u otro), determine los
efectos de la relación de presión en la producción
neta de trabajo y la eficiencia térmica de un ciclo Brayton
simple para temperatura máxima de ciclo de 1.800 K.
Tome el fluido de trabajo como aire que está a 100 kPa y 300
K al inicio del proceso de compresión, y suponga calores
específicos variables. Varíe la relación de presiones de 5 a 24
con incrementos de 1. Tabule y grafique sus resultados contra
relación de presiones. ¿A qué relación de presiones se vuelve
máximo el trabajo neto? ¿A qué relación de presiones se
vuelve máxima la eficiencia térmica?
9-190 Repita el problema 9-189 suponiendo eficiencias
isentrópicas de 80 por ciento tanto para la
turbina como para el compresor.
9-191 Usando software EES (u otro), determine los
efectos de la relación de presiones, la temperatura
máxima de ciclo y las eficiencias de compresor y de turbina
sobre la producción neta de trabajo por unidad de masa y
la eficiencia térmica de un ciclo Brayton simple con aire como
fluido de trabajo. El aire está a 100 kPa y 300 K a la entrada
del compresor. También, suponga calores específicos constantes
a temperatura ambiente. Determine la producción neta de
trabajo y la eficiencia térmica para todas las combinaciones
de los siguientes parámetros, y saque conclusiones de los
resultados:
Relación de presiones: 5, 8, 14
Temperatura máxima del ciclo: 800, 1.200, 1.600 K
Eficiencia isentrópica del compresor: 80, 100 por ciento
Eficiencia isentrópica de la turbina: 80, 100 por ciento
9-192 Repita el problema 9-191 considerando la variación
de calores específicos con la temperatura.
9-193 Repita el problema 9-191 usando helio como
fluido de trabajo.
9-194 Usando software EES (u otro), determine el
efecto del número de etapas de compresión y
expansión sobre la eficiencia térmica de un ciclo Brayton ideal
regenerativo con compresión y expansión de etapas múltiples.
Suponga que la relación total de presiones del ciclo es 18, y
que el aire entra a cada etapa del compresor a 300 K y a cada
etapa de la turbina a 1.200 K. Usando calores específicos
constantes a temperatura ambiente, determine la eficiencia térmica
del ciclo variando el número de etapas de 1 a 22 en
incrementos de 3. Grafique la eficiencia térmica contra el
número de etapas. Compare sus resultados con la eficiencia de
un ciclo Ericsson que opera entre los mismos límites de temperatura.
9-195 Repita el problema 9-194 usando helio como
fluido de trabajo.
Problemas para el examen de fundamentos
de ingeniería
9-196 Un ciclo de Otto con aire como fluido de trabajo tiene
una relación de compresión de 10.4. En condiciones de aire
estándar, la eficiencia térmica de este ciclo es
a) 10 por ciento b) 39 por ciento c) 61 por ciento
d) 79 por ciento e) 82 por ciento
9-197 Para los límites especificados de temperaturas máxima
y mínima, el ciclo ideal con la eficiencia térmica más baja es
a) Carnot b) Stirling c) Ericsson
d ) Otto
e) Las eficiencias de todos son iguales
9-198 Un ciclo de Carnot opera entre los límites de temperatura
de 300 y 2.000 K, y produce 600 kW de potencia neta.
La tasa de cambio de entropía del fluido de trabajo durante el
proceso de adición de calor es
a) 0 b) 0.300 kW/K c) 0.353 kW/K
d ) 0.261 kW/K e) 2.0 kW/K
9-199 Se comprime aire en un ciclo Diesel ideal de 2 a 0.13
L, y luego se expande durante un proceso de adición de calor
a presión constante a 0.30 L. En condiciones de aire estándar,
la eficiencia térmica de este ciclo es
a) 41 por ciento b) 59 por ciento c) 66 por ciento
d) 70 por ciento e) 78 por ciento
9-200 Se comprime gas helio en un ciclo de Otto ideal, de
20 °C y 2.5 L a 0.25 L, y su temperatura aumenta en 700 °C
adicionales durante el proceso de adición de calor. La temperatura
del helio antes del proceso de expansión es
a) 1 790 °C b) 2 060 °C c) 1 240 °C
d) 620 °C e) 820 °C
9-201 En un ciclo ideal de Otto, se comprime aire de 1.20 kg/
m 3 y 2.2 L a 0.26 L, y la producción neta de trabajo del ciclo
es de 440 kJ/kg. La presión media efectiva para este ciclo es
a) 612 kPa b) 599 kPa c) 528 kPa
d) 416 kPa e) 367 kPa
9-202 En un ciclo Brayton ideal, se comprime aire de 95
kPa y 25 °C a 1 100 kPa. En condiciones de aire estándar, la
eficiencia térmica de este ciclo es
a) 45 por ciento b) 50 por ciento c) 62 por ciento
d) 73 por ciento e) 86 por ciento