Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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ENTROPÍA
Balance de entropía
7-140E Refrigerante R-134a se expande adiabáticamente
desde 100 psia y 100 °F hasta vapor saturado a 10 psia.
Determine la generación de entropía para este proceso, en
Btu/lbm · R.
R-134a
100 psia
100 °F
13 psia
30 F
1 000 pies/s
Aire
FIGURA P7-139E
20 psia
10 psia
7-141 Entra oxígeno a un tubo aislado de 12 cm de diámetro
con una velocidad de 70 m/s. A la entrada del tubo, el oxígeno
tiene 240 kPa y 20 °C, y a la salida tiene 200 kPa y 18 °C. Calcule
la tasa de generación de entropía en el tubo.
7-142 Se comprime nitrógeno en un compresor adiabático,
de 100 kPa y 25 °C a 800 kPa y 307 °C. Calcule la generación
de entropía para este proceso en kJ/kg · K.
7-143 Considere una familia de cuatro, cada uno de los
cuales toma una ducha de 5 minutos cada mañana. El flujo
promedio de la ducha es de 12 L/min. El agua municipal a
15 °C se calienta a 55 °C en un calentador eléctrico de agua
y se templa a 42 °C con agua fría en un codo T antes de salir
por la ducha. Determine la cantidad de entropía que genera
esta familia por año como resultado de sus duchas diarias.
7-144 Agua fría (c p 4.18 kJ/kg · °C) que va a una ducha
entra a un intercambiador de calor bien aislado, de paredes
delgadas, de doble tubo, a contracorriente, a 10 °C, a razón de
0.95 kg/s, y se calienta a 70 °C por agua caliente (c p 4.19
kJ/kg · °C) que entra a 85 °C a razón de 1.6 kg/s. Determine
a) la tasa de transferencia de calor y b) la tasa de generación
de entropía en el intercambiador de calor.
Agua
caliente
85 °C
1.6 kg/s
FIGURA P7-140E
70 °C
FIGURA P7-144
0.95 kg/s
10 °C
Agua
fría
7-145 Se precalienta aire (c p 1.005 kJ/kg · °C) mediante
gases de escape calientes, en un intercambiador de calor de
flujo cruzado, antes de que entre al horno. El aire entra al
intercambiador de calor a 95 kPa y 20 °C, a razón de 1.6 m 3 /s.
Los gases de combustión (c p 1.10 kJ/kg · °C) entran a 180 °C
a razón de 2.2 kg/s y salen a 95 °C. Determine a) la tasa de
transferencia de calor al aire, b) la temperatura de salida del
aire y c) la tasa de generación de entropía.
7-146 Un intercambiador de calor bien aislado, de coraza y
tubos, se usa para calentar agua (c p 4.18 kJ/kg · °C) en los
tubos, de 20 a 70 °C, a razón de 4.5 kg/s. El calor lo suministra
un aceite caliente (c p 2.30 kJ/kg · °C) que entra a la
coraza a 170 °C a razón de 10 kg/s. Despreciando cualquier
pérdida de calor del intercambiador, determine a) la temperatura
de salida del aceite y b) la tasa de generación de entropía
en el intercambiador de calor.
70 °C
Agua
20 °C
4.5 kg/s
Aceite
170 °C
10 kg/s
7-147 Refrigerante R-134a se estrangula de 1 200 kPa y 40 °C
a 200 kPa. Se pierde calor del refrigerante en la cantidad de
0.5 kJ/kg al entorno a 25 °C. Determine a) la temperatura de
salida del refrigerante y b) la generación de entropía durante
este proceso.
R-134a
1 200 kPa
40 °C
FIGURA P7-146
7-148 En una planta de producción de hielo, se congela agua
a 0 °C y presión atmosférica evaporando R-134a líquido saturado
a 16 °C. El refrigerante sale de este evaporador como
vapor saturado, y la planta está diseñada para producir hielo a
0 °C a razón de 2 500 kg/h. Determine la tasa de generación
de entropía en esta planta. Respuesta: 0.0528 kW/K
R-134a
–16 C
q
FIGURA P7-147
Q
FIGURA P7-148
–16 C
Vapor sat.
200 kPa