Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

768
MEZCLAS DE GAS-VAPOR
atm con temperaturas de bulbo seco y húmedo de 23 y 18 °C,
respectivamente, y sale saturado a 37 °C. Determine a) el flujo
másico de agua de enfriamiento, b) el flujo volumétrico de aire
a la entrada de la torre de enfriamiento y c) el flujo másico del
agua de reposición necesaria.
14-118E Entra agua a una torre de enfriamiento a 95 °F y a
una tasa de 3 lbm/s y sale a 80 °F. Entra aire húmedo a esta
torre a 1 atm y 65 °F, con una humedad relativa de 30 por
ciento, y sale a 75 °F con una humedad relativa de 80 por ciento.
Determine el flujo másico de aire seco que pasa por esta
torre.
14-119E ¿Cuánto potencial de trabajo, en Btu/lbm aire seco,
se pierde en la torre de enfriamiento del problema 14-118E?
Tome T 0 65 °F.
Problemas de repaso
14-120 La condensación del vapor de agua en las líneas de
aire comprimido es una preocupación importante en las plantas
industriales, y el aire comprimido a menudo se deshumidifica
para evitar los problemas asociados con la condensación.
Considere un compresor que comprime aire ambiente de
la presión atmosférica local de 92 kPa a una presión de 800
kPa (absoluta). El aire comprimido se enfría luego a la temperatura
ambiente al pasar por las líneas de aire comprimido.
Despreciando cualquier pérdida de presión, determine si habrá
condensado en las líneas de aire comprimido en un día en el
que el aire ambiente está a 20 °C y 50 por ciento de humedad
relativa.
14-121E Determine la fracción molar del vapor de agua en
el aire húmedo sobre la superficie de un lago cuya temperatura
superficial es de 50 °F, y compárela con la fracción molar
de agua en el lago, que es aproximadamente igual a 1.0 con
una buena precisión de aproximación. El aire en la superficie
del lago es saturado, y la presión atmosférica al nivel del lago
se puede tomar como 14.5 psia.
14-122E Considere un cuarto enfriado adecuadamente por un
acondicionador de aire cuya capacidad de enfriamiento es de
7.500 Btu/h. Si el cuarto se va a enfriar mediante un enfriador
evaporativo que quita el calor a la misma tasa por evaporación,
determine cuánta agua se necesita alimentar al enfriador por
hora en las condiciones de diseño.
14-123E La capacidad de los enfriadores evaporativos se
expresa usualmente en términos del flujo de aire en pies 3 /min,
y una manera práctica de determinar el tamaño necesario de
un enfriador evaporativo para una casa de 8 pies de alto es
multiplicar el área de piso de la casa por 4 (por 3 en climas
secos y por 5 en climas húmedos). Por ejemplo, la capacidad
de un enfriador evaporativo para una casa de 30 pies de longitud
y 40 pies de anchura es 1.200 4 4.800 pies 3 /min.
Desarrolle una regla empírica equivalente para la selección de
un enfriador evaporativo en unidades SI para casas de 2.4 m
de altura cuyas áreas de piso se dan en m 2 .
14-124 Se afirma que una torre de enfriamiento con una
capacidad de enfriamiento de 50 toneladas (220 kW) evapora
9 500 kg de agua por día. ¿Es ésta una afirmación razonable?
14-125E El Departamento de Energía de Estados Unidos
estima que se ahorrarían 190,000 barriles de petróleo por día
si cada casa de Estados Unidos elevara el ajuste del termostato
en el verano en 6 °F (3.3 °C). Suponiendo que la temporada
promedio de enfriamiento es de 120 días y que el costo del
petróleo es de $70/barril, determine cuánto dinero se ahorraría
por año.
14-126 Los costos de acondicionamiento de aire de una casa
se pueden reducir hasta en 10 por ciento instalando la unidad
exterior (el condensador) del acondicionador de aire en
una ubicación sombreada por árboles y arbustos. Si los costos
de acondicionamiento de aire son de $500 por año, determine
cuánto ahorrarán los árboles al propietario durante los 20 años
de vida del sistema.
14-127 Un día típico de invierno en Moscú tiene una temperatura
de 0 °C y una humedad relativa de 40 por ciento.
¿Cuál es la humedad relativa dentro de una casa de campo
que tiene aire que ha sido calentado a 18 °C?
14-128 La humedad relativa dentro de la casa de campo del
problema 14-127 se debe llevar a 60 por ciento evaporando
agua a 20 °C. ¿Cuánto calor, en kJ, se necesita para este propósito,
por metro cúbico de aire dentro de la casa de campo?
14-129E Durante un día de verano en Phoenix, Arizona, el
aire está a 1 atm, 110 °F y 15 por ciento de humedad relativa.
Se evapora agua a 70 °F en este aire para producir aire a
75 °F y 80 por ciento de humedad relativa. ¿Cuánta agua, se
necesita en lbm/lbm de aire seco, y cuánto enfriamiento se
ha producido, en Btu/lbm de aire seco?
1 atm
110 F
15%
Aire
Agua
70 F
75 F
80%
FIGURA P14-129E
14-130E Si el sistema del problema 14-129E se opera como
un sistema adiabático y el aire que produce tiene una humedad
relativa de 70 por ciento, ¿cuál es la temperatura del aire
producido? Respuesta: 79.6 °F
14-131E Las condiciones ambientes para un día de verano
en Atlanta, Georgia, son 1 atm, 90 °F y 85 por ciento de
humedad relativa. Determine el enfriamiento necesario para
acondicionar 1.000 pies 3 de este aire a 75 °F y 50 por ciento
de humedad relativa. ¿Cuál es la temperatura mínima del aire
húmedo que se necesita para cumplir esta necesidad de enfriamiento?
14-132E Un sistema ideal de refrigeración por compresión
de vapor simple que usa refrigerante 134a da el enfriamiento
del problema 14-131E. Este sistema opera su condensador de
modo que la temperatura de saturación es 19.5 °F más alta
que el aire de verano hacia el cual rechaza calor, y su evaporador
está 10 °F más frío que la temperatura más baja del aire
húmedo en el sistema. ¿Cuál es el COP del sistema?
Respuesta: 6.40
14-133 Un recipiente de 1.8 m 3 contiene aire saturado a 20
°C y 90 kPa. Determine a) la masa del aire seco, b) la humedad