Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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CAPÍTULO 14
14-83 Aire húmedo a 101.3 kPa, con un bulbo seco a 39 °C
y 50 por ciento de humedad relativa se enfría a presión constante
a una temperatura de 10 °C por debajo de su temperatura
de punto de rocío.
a) Trace el diagrama del equipo del sistema y el diagrama psicrométrico
para el proceso.
b) Si para este proceso se ha determinado que la tasa de transferencia
de calor del aire atmosférico es de 1 340 kW, ¿cuál
es la tasa volumétrica de aire atmosférico en m 3 /s?
14-84E Se enfría aire saturado, inicialmente a 70 psia y
200 °F, a 100 °F mientras fluye por un tubo de 3 pulgadas
de diámetro, con una velocidad de 50 pies/s y a presión constante.
Calcule la tasa de formación de agua líquida dentro de
este tubo, y la tasa de enfriamiento del tubo.
Respuestas: 0.0670 lbm/s, 83.2 Btu/s.
14-85 Un sistema de acondicionamiento de aire debe tomar
aire a 1 atm, 34 °C y 70 por ciento de humedad relativa, y
entregarlo a 22 °C y 50 por ciento de humedad relativa. El aire
fluye primero sobre los serpentines de enfriamiento, donde se
enfría y se deshumidifica y luego sobre el alambre calentador de
resistencia eléctrica, donde se calienta a la temperatura deseada.
Suponiendo que el condensado se quita de la sección de enfriamiento
a 10 °C, determine a) la temperatura del aire antes
de entrar a la sección de calentamiento, b) la cantidad de calor
que se quita en la sección de enfriamiento y c) la cantidad de
calor que se transfiere en la sección de calentamiento, ambas en
kJ/kg aire seco.
14-86 Entra aire a una sección de enfriamiento de 40
cm de diámetro a 1 atm, 32 °C y 70 por ciento
de humedad relativa a 120 m/min. El aire se enfría pasándolo
sobre un serpentín de enfriamiento por el que fluye agua fría.
El agua experimenta una elevación de temperatura de 6 °C. El
aire sale de la sección de enfriamiento saturado a 20 °C.
Determine a) la tasa de transferencia de calor, b) el flujo
másico del agua, y c) la velocidad de aire a la salida.
Agua
T
32 °C
70%
120 m/min
Serpentines de
enfriamiento
Aire
T + 6 °C
FIGURA P14-86
20 °C
Saturado
14-87 Reconsidere el problema 14-86. Usando software
EES (u otro), desarrolle una solución general
del problema en la que se puedan dar las variables de
entrada y realizar estudios paramétricos. Para cada conjunto
de variables de entrada para los cuales la presión es atmosférica,
muestre el proceso en la carta psicrométrica.
14-88 Repita el problema 14-86 para una presión total de 95
kPa para el aire.
Respuestas: a) 466 kJ/min, b) 18.6 kg/min, c) 114 m/min
14-89 Entra aire de un espacio de trabajo a una unidad de
acondicionamiento de aire a 30 °C de bulbo seco y 25 °C
de bulbo húmedo. El aire sale del acondicionador de aire y
regresa al espacio de trabajo a 25 °C de bulbo seco y 6.5 °C
de temperatura de punto de rocío. Si hay condensado, éste sale
del acondicionador de aire a la temperatura del aire que
sale después de circundar los serpentines de enfriamiento. El
flujo volumétrico del aire que regresa al espacio de trabajo
es 1.000 m 3 /min. La presión atmosférica es de 98 kPa. Determine
la tasa de transferencia de calor del aire, en kW, y el
flujo másico de agua condensada, si la hay, en kg/h.
14-90 Aire atmosférico del interior de un automóvil entra a
la sección del evaporador del acondicionador de aire a 1 atm,
27 °C y 50 por ciento de humedad relativa. El aire regresa
al automóvil a 10 °C y 90 por ciento de humedad relativa.
El compartimiento de pasajeros tiene un volumen de 2 m 3 y
se necesitan 5 cambios de aire por minuto para mantener el
interior del automóvil en el nivel de comodidad que se desea.
Trace el diagrama psicrométrico del aire atmosférico que fluye
a través del proceso de acondicionamiento. Determine las temperaturas
de punto de rocío y de bulbo húmedo a la entrada de
la sección del evaporador, en °C. Determine la tasa necesaria
de transferencia de calor del aire atmosférico al fluido del evaporador,
en kW. Determine la tasa de condensación de vapor
de agua en la sección del evaporador, en kg/min.
Aire
Serpentines de
enfriamiento
Condensado
FIGURA P14-90
14-91 Aire atmosférico a 28 °C con una temperatura de
punto de rocío de 25 °C entra a razón de dos mil metros
cúbicos por hora a un acondicionador de aire que usa agua
enfriada como fluido de enfriamiento. El aire atmosférico se
debe enfriar a 18 °C. Haga un esquema del equipo del sistema
y trace el diagrama psicrométrico para el proceso. Determine
el flujo másico del agua condensada, si la hay, que sale del
acondicionador de aire, en kg/h. Si el agua de enfriamiento
tiene una elevación de temperatura de 10 °C al pasar a través
del acondicionador de aire, determine el flujo volumétrico de
agua enfriada que se suministra al intercambiador de calor del
acondicionador, en m 3 /min. El proceso de acondicionamiento
de aire tiene lugar a 100 kPa.
14-92 Un acondicionador de aire de automóvil usa refrigerante
134a como fluido de enfriamiento. El evaporador opera
a una presión de 100 kPa manométrica y el condensador
opera a 1.5 MPa manométrica. El compresor necesita una
entrada de potencia de 6 kW y tiene una eficiencia isentrópica
de 85 por ciento. El aire atmosférico entra al evaporador a 25
°C y 60 por ciento de humedad relativa, y sale a 8 °C y 90 por