Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CAPÍTULO 6
solar a 80 °C, y la otra la recibe de colectores concentradores
que elevan la temperatura del agua a 600 °C. ¿Cuál de estas
plantas eléctricas tendrá una eficiencia más alta? Explique.
6-76E Una máquina térmica opera entre dos depósitos de
energía térmica a 1 260 R y 510 R. ¿Cuál es el trabajo máximo
que el motor puede producir por unidad de calor que recibe el
motor de la fuente?
6-77 Desde una perspectiva de producción de trabajo, ¿qué
es más valioso: a) depósitos de energía térmica a 675 K y
325 K, o b) depósitos de energía térmica a 625 K y 275 K?
6-78 Una máquina térmica opera entre una fuente a
477 °C y un sumidero a 25 °C. Si se suministra
calor a la máquina térmica a una tasa constante de 65 000 kJ/
min, determine la producción máxima de potencia de esta
máquina térmica.
6-79 Reconsidere el problema 6-78. Usando software
EES (u otro), estudie los efectos de las temperaturas
de la fuente de calor y del sumidero sobre la potencia producida
y la eficiencia térmica del ciclo. Suponga que la temperatura
de la fuente varía de 300 a 1 000 °C, y que la temperatura
del sumidero varía de 0 a 50 °C. Grafique la potencia producida
y la eficiencia del ciclo contra la temperatura de la fuente para
temperaturas de sumidero de 0 °C, 25 °C y 50 °C, y explique
los resultados.
6-80E Una máquina térmica trabaja en un ciclo de Carnot
y tiene una eficiencia térmica de 75 por ciento. El calor de
desecho de esta máquina se rechaza hacia un lago cercano a
60 °F, a razón de 800 Btu/min. Determine a) la producción de
potencia de la máquina y b) la temperatura de la fuente.
Respuestas: a) 56.6 hp, b) 2 080 R
Fuente
T H
MT de
Carnot
Sumidero
60 °F
800 Btu/min
FIGURA P6-80E
·
W neto, salida
6-81E Un inventor afirma haber diseñado una máquina cíclica
para usarse en vehículos espaciales que opera con una fuente de
energía generada por combustible nuclear, cuya temperatura es
1,000 R, y un sumidero a 550 R que irradia el calor de desecho
al espacio interestelar. También afirma que esta máquina
produce 5 hp al rechazar el calor a razón de 15,000 Btu/h. ¿Es
válida esta afirmación?
1 000 R
·
Q H
15 000 Btu/h
MT
550 R
FIGURA P6-81E
5 hp
6-82 Una máquina térmica recibe calor de una fuente de
calor a 1 200 °C, y tiene una eficiencia térmica de 40 por
ciento. La máquina térmica realiza un trabajo máximo igual a
500 kJ. Determine el calor suministrado a la máquina térmica
por la fuente de calor, el calor rechazado al sumidero térmico,
y la temperatura del sumidero térmico.
6-83 Una máquina térmica que opera en ciclo de Carnot tiene
una producción medida de trabajo de 900 kJ, y un rechazo de
calor de 150 kJ a un reservorio térmico a 27 °C. Determine
el calor suministrado a la máquina térmica por la fuente de
calor, en kJ, y la temperatura de la fuente de calor, en °C.
6-84 Una máquina térmica opera en ciclo de Carnot, y tiene
una eficiencia térmica de 75 por ciento. El calor de desecho de
esta máquina se rechaza a un lago cercano, a 15 °C, a razón
de 14 kW. Determine la salida de potencia del motor y la temperatura
de la fuente, en °C. Respuestas: 42 kW, 879 °C.
6-85 Una planta eléctrica geotérmica usa agua geotérmica
extraída a 150 °C a razón de 210 kg/s como fuente de calor,
y produce 8 00 kW de potencia neta. El agua geotérmica de
la planta contiene 90 °C. Si la temperatura del entorno es de
25 °C, determine a) la eficiencia térmica real, b) la eficiencia
térmica máxima posible y c) la tasa real de rechazo de calor
de esta planta eléctrica.
6-86 Se afirma que la eficiencia de una máquina térmica
completamente reversible se puede duplicar al aumentar al
doble la temperatura de la fuente de energía. Analice la validez
de esta afirmación.
Refrigeradores y bombas de calor de Carnot
6-87C ¿Cómo se puede aumentar el COP de un refrigerador
de Carnot?
6-88C Un propietario de casa compra un nuevo refrigerador
y un nuevo acondicionador de aire. ¿Cuál de estos dos aparatos
esperaría usted que tuviera un COP más alto? ¿Por qué?
6-89C Un propietario de casa compra un nuevo refrigerador
sin compartimiento congelador, y un congelador a muy baja
temperatura para su cocina nueva. ¿Cuáles de estos aparatos
esperaría usted que tuviera un menor COP? ¿Por qué?