Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CAPÍTULO 5
5-165E Se está diseñando un sistema de refrigeración para
enfriar huevos (r 67.4 lbm/pie 3 y c p 0.80 Btu/lbm · °F) con
una masa promedio de 0.14 lbm, desde una temperatura inicial
de 90 °F hasta una temperatura final promedio de 50 °F,
usando aire a 34 °F; la capacidad del sistema será de 10,000
huevos/hora. Determine a) la tasa de eliminación de calor de
los huevos, en Btu/h, y b) el flujo volumétrico de aire necesario,
en pies 3 /h, si el aumento de temperatura del aire no debe
ser mayor que 10 °F.
5-166 En una lavadora de botellas, el proceso de limpieza
se realiza en un recinto ubicado en el suelo, donde se usa el
agua caliente a 55 °C. Las botellas entran a una razón de 800
por minuto, a una temperatura ambiente de 20 °C, y salen a la
temperatura del agua. La masa de cada botella es 150 g, y saca
0.2 g de agua al salir mojada. Se suministra agua de reposición
a 15 °C. Despreciando pérdidas de calor de las superficies
externas del recinto, determine la tasa a la que se debe suministrar
a) agua de reposición y b) calor, para mantener constante
la operación.
5-167 Se extruyen alambres de aluminio (r 2 702 kg/m 3
y c p 0.896 kJ/kg · °C) de 5 mm de diámetro, a una temperatura
de 350 °C, y se enfrían a 50 °C en aire atmosférico a 25
°C. Si el alambre se extruye a la velocidad de 8 m/min, determine
la tasa de transferencia de calor del alambre al recinto
de extrusión.
350 °C
T aire = 25 °C
Alambre
de aluminio
FIGURA P5-167
8 m/min
5-168 Repita el problema 5-167, con un alambre de cobre
(r 8 950 kg/m 3 y c p 0.383 kJ/kg · °C).
5-169 Se condensa vapor a 40 °C, en el exterior de un tubo
horizontal de cobre de 3 cm de diámetro y 5 m de longitud
con paredes delgadas, debido a agua de enfriamiento que entra
al tubo a 25 °C con velocidad promedio de 2 m/s, y sale a 35
°C. Determine la tasa de condensación del vapor.
Respuesta: 0.0245 kg/s
5-171 En un separador de vapor de R-134a, a presión constante,
de un vapor húmedo, se separan líquido y vapor en dos
flujos separados. Determine la potencia de flujo necesaria para
hacer pasar 6 L/s de R-134a a 320 kPa y 55 por ciento de calidad
por esa unidad. ¿Cuál es el flujo másico, en kg/s, de los
dos flujos que salen?
Mezcla
líquido-vapor
1
Unidad separadora
de vapor
FIGURA P5-171
5-172E Un pequeño cohete de posicionamiento en un satélite
está activado por un recipiente de 2 pies 3 , lleno con R-134a a
10 °F. En el lanzamiento, el recipiente está totalmente lleno
con R-134a líquido saturado. El cohete está diseñado para
producir pequeñas descargas de 5 s de duración. Durante cada
descarga, el flujo másico que sale del cohete es 0.05 lbm/s.
¿Cuántas descargas puede tener este cohete antes que la calidad
en el recipiente sea 90 por ciento o más, suponiendo que
la temperatura del contenido del recipiente se mantiene a
10 °F? Respuesta: 680
5-173E Durante el inflado y el desinflado de una bolsa de
aire de seguridad en un automóvil, el gas entra a la bolsa con
un volumen específico de 15 pies 3 /lbm y a un flujo másico que
varía con el tiempo como se ilustra en la figura P5-173E. El
gas sale de esta bolsa de aire con un volumen específico de 13
pies 3 /lbm, con un flujo másico que varía con el tiempo, como se
muestra en la figura P5-173E. Grafique el volumen de esta bolsa
(es decir, el tamaño de la bolsa) en función del tiempo, en pies 3 .
3
Líquido
saturado
Vapor
saturado
2
Agua de
enfriamiento
25 °C
Vapor de agua
40 °C
FIGURA P5-169
35 °C
Flujo másico, lbm/s
20
Entrada
16 Salida
5-170E Se mezcla vapor de 60 psia y 350 °F con agua a 40
°F y 60 psia, continuamente en un dispositivo adiabático. El
vapor entra con un flujo de 0.05 lbm/s, y el agua entra a razón
de 0.05 lbm/s. Determine la temperatura de la mezcla que sale de
ese mezclador, cuando la presión en la salida es 60 psia.
Respuesta: 97 °F
0 10 12 25 30 50
Tiempo, milisegundos
FIGURA P5-173E