Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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CAPÍTULO 13
13-66E Reconsidere el problema 13-65E. Usando el
software EES (u otro), resuelva primero el problema
planteado y luego, con todas las demás condiciones iguales,
resuelva el problema para determinar la composición de
nitrógeno y dióxido de carbono necesaria para tener una velocidad
de salida de 2.200 pies/s a la salida de la tobera.
13-67 Una mezcla de hidrógeno y oxígeno tiene una fracción
másica de hidrógeno de 0.33. Determine la diferencia en
la entropía de la mezcla entre un estado de 750 kPa, 150 °C y
otro estado de 150 kPa, 150 °C, en kJ/kg · K.
13-68 Un dispositivo de cilindro-émbolo contiene una mezcla
de 0.5 kg de H 2 y 1.6 kg de N 2 a 100 kPa y 300 K. Ahora
se transfiere calor a la mezcla a presión constante hasta que el
volumen se duplica. Suponiendo calores específicos constantes
a la temperatura promedio, determine a) la transferencia
de calor, y b) el cambio de entropía de la mezcla.
13-69 Entran etano (C 2 H 6 ) a 15 °C y 300 kPa y metano
(CH 4 ) a 60 °C y 300 kPa a una cámara adiabática
de mezclado. El flujo másico de etano es de 6 kg/s, que es
el doble del flujo másico del metano. Determine a) la temperatura
de la mezcla, y b) la tasa de generación de entropía
durante este proceso, en kW/K.
13-70 Reconsidere el problema 13-69. Usando el software
EES (u otro), determine el efecto de la fracción
másica de metano en la mezcla sobre la temperatura de la
mezcla, y la tasa de destrucción de exergía. El flujo másico total
se mantiene constante a 9 kg/s, y la fracción másica de metano
varía de 0 a 1. Grafique la temperatura de la mezcla y la tasa de
destrucción de exergía contra la fracción másica y explique los
resultados. Tome T 0 25 °C.
13-71E En una planta de aire líquido, se propone que la presión
y la temperatura del aire, que inicialmente están a 1.500
psia y 40 °F, se reduzcan adiabáticamente a 15 psia y 100 °F.
Usando la regla de Kay y los diagramas de desviación, determine
si esto es posible. En caso afirmativo, ¿cuánto trabajo producirá
este proceso por unidad de masa?
Calor
6 kg H 2
21 kg N 2
160 K
5 MPa
FIGURA P13-72
13-73 Determine el cambio total de entropía y la destrucción
de exergía asociados con el proceso que se describe en el problema
13-72 tratando la mezcla a) como gas ideal, y b) como
gas no ideal, y usando la ley de Amagat. Suponga calores específicos
constantes a temperatura ambiente y tome T 0 30 °C.
13-74 Se comprime isotérmicamente aire, que se puede
considerar como una mezcla de 79 por ciento de N 2 y 21 por
ciento de O 2 por número de moles, a 290 K, de 2 a 8 MPa, en
un dispositivo de flujo estacionario. El proceso de compresión
es internamente reversible, y el flujo másico de aire es de 1.75
kg/s. Determine la entrada de potencia al compresor y la tasa
de rechazo de calor tratando la mezcla a) como gas ideal, y b)
como gas no ideal, y usando la ley de Amagat.
Respuestas: a) 202 kW, 202 kW, b) 202 kW, 223 kW
79% N 2
21% O 2
290 K
8 MPa
W·
21% O 2
79% N 2
(por mol)
1 500 psia
40 F
FIGURA P13-71E
13-72 Un dispositivo de cilindro-émbolo contiene 6 kg de H 2
y 21 kg de N 2 a 160 K y 5 MPa. Ahora se transfiere calor al
dispositivo, y la mezcla se expande a presión constante hasta
que la temperatura se eleva a 200 K. Determine la transferencia
de calor durante este proceso tratando la mezcla a) como
gas ideal, y b) como gas no ideal, y usando la ley de Amagat.
Respuestas: a) 4.273 kJ, b) 4.745 kJ
290 K
2 MPa
FIGURA P13-74
13-75 Reconsidere el problema 13-74. Usando el software
EES (u otro), compare los resultados obtenidos
suponiendo comportamiento ideal, comportamiento de
gas real con la ley de Amagat y comportamiento de gas real
con datos de EES.
13-76 Dos corrientes de masas de dos gases ideales diferentes
se mezclan en una cámara de flujo estacionario mientras
reciben energía por transferencia de calor del entorno. El proceso
de mezcla tiene lugar a presión constante, sin trabajo, y
con cambios despreciables en las energías cinética y potencial.
Suponga que los gases tienen calores específicos constantes.
a) Determine la expresión para la temperatura final de la mezcla,
en términos de la razón de transferencia de calor a la
cámara de mezcla y los flujos másicos, calores específicos
y temperaturas de las tres corrientes de masa.