Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CAPÍTULO 14
14-106 Repita el problema 14-105 para una presión total de
la cámara de mezclado de 90 kPa.
14-107 Un flujo de aire tibio con una temperatura de bulbo
seco de 36 °C y una temperatura de bulbo húmedo de 30 °C
se mezcla adiabáticamente con un flujo de aire saturado frío
a 12 °C. Las razones másicas de aire seco de los flujos de
aire tibio y frío son 8 y 10 kg/s, respectivamente. Suponiendo
una presión total de 1 atm, determine a) la temperatura, b) la
humedad específica y c) la humedad relativa de la mezcla.
14-108 Reconsidere el problema 14-107. Usando el
software EES (u otro), determine el efecto de
la razón másica del flujo de aire frío saturado sobre la temperatura
de la mezcla, la humedad específica y la humedad relativa.
Varíe la razón másica del aire frío saturado entre 0 y 16
kg/s, manteniendo constante la razón másica de aire tibio a
8 kg/s. Grafique la temperatura de la mezcla, la humedad
específica y la humedad relativa como funciones de la razón
másica del aire frío, y explique los resultados.
14-109E Se va a mezclar aire húmedo saturado a 1 atm y
50 °F con aire atmosférico a 1 atm, 90 °F y 80 por ciento de
humedad relativa, para formar aire a 70 °F. Determine las proporciones
en las que estos dos flujos se han de mezclar y la
temperatura del aire resultante.
14-110 Dos flujos de aire húmedo se mezclan adiabáticamente
a presión de 1 atm para formar un tercer flujo. El primer
flujo tiene una temperatura de 40 °C, una humedad relativa
de 40 por ciento, y un flujo volumétrico de 3 L/s, mientras el
segundo tiene una temperatura de 15 °C, una humedad relativa
de 80 por ciento y un flujo volumétrico de 1 L/s. Calcule la
temperatura del tercer flujo y su humedad relativa.
1
2
40 °C
40%
3 L/s
1 L/s
15 °C
80%
P = 1 atm
Aire
w 3
f 3
T 3
FIGURA P14-110
14-111 Calcule la tasa de destrucción de exergía en el problema
14-110. Considere T 0 = 25 °C. Respuesta: 0.0031 kW
Torres de enfriamiento húmedo
14-112C ¿Cómo funciona una torre de enfriamiento húmedo
de tiro natural?
14-113C ¿Qué es un estanque de rociado? ¿Cómo funciona
en comparación con el desempeño de una torre de enfriamiento
húmedo?
14-114 Una torre de enfriamiento húmedo debe enfriar 40
kg/s de agua de 40 a 30 °C. El aire atmosférico entra a la torre
a 1 atm, con temperaturas de bulbo seco y húmedo de 22 y 16
°C, respectivamente, y sale a 32 °C con una humedad relativa
de 95 por ciento. Usando la carta psicrométrica, determine a)
3
el flujo volumétrico del aire a la entrada de la torre de enfriamiento
y b) el flujo másico del agua de reposición necesaria.
Respuestas: a) 23.9 m 3 /s, b) 0.568 kg/s
Agua
tibia
40 kg/s
40 °C
Entrada
de aire
1 atm
T bs = 22 °C
T bh = 16 °C
30 °C
Agua
fría
Salida
del aire
Agua de
reposición
FIGURA P14-114
32 °C
95%
14-115 Se va enfriar en una torre de enfriamiento agua que
entra a 32 °C, a razón de 4 kg/s. Entra aire húmedo a esa torre
a 1 atm, 15 °C y 20 por ciento de humedad relativa, con un
flujo de aire seco de 4.2 kg/s, y sale a 20 °C y 0.014 kg/kg aire
seco. Determine la humedad relativa con la que sale el aire de
la torre, y la temperatura de salida del agua.
14-116 Una torre de enfriamiento húmedo debe enfriar 25
kg/s de agua de enfriamiento de 40 a 30 °C, en una ubicación
en la que la presión atmosférica es de 96 kPa. El aire atmosférico
entra a la torre a 20 °C y 70 por ciento de humedad
relativa, y sale saturado a 35 °C. Despreciando la entrada de
potencia al ventilador, determine a) el flujo volumétrico de aire
a la entrada de la torre de enfriamiento y b) el flujo másico
del agua de reposición necesaria.
Respuestas: a) 11.2 m 3 /s, b) 0.35 kg/s
14-117 Una torre de enfriamiento de tiro natural debe remover
calor del agua de enfriamiento que fluye por el condensador
de una planta termoeléctrica de vapor de agua. La turbina en la
planta eléctrica recibe 42 kg/s de vapor de agua del generador
de vapor. Dieciocho por ciento del vapor que entra a la turbina
se extrae para varios calentadores de agua de alimentación. El
condensado del calentador de agua de alimentación de mayor
presión se pasa por trampa de condensado al siguiente calentador
de agua de alimentación de menor presión. El último
calentador de agua de alimentación opera a 0.2 MPa, y todo
el vapor que se extrae para los calentadores de agua de alimentación
se estrangula de la salida del último calentador de
agua de alimentación al condensador que opera a una presión
de 10 kPa. El resto del vapor produce trabajo en la turbina y
sale de la etapa de presión más baja de la turbina a 10 kPa
con una entropía de 7.962 kJ/kg · K. La torre de enfriamiento
suministra el agua de enfriamiento a 26 °C al condensador, y
el agua de enfriamiento regresa del condensador a la torre de
enfriamiento a 40 °C. El aire atmosférico entra a la torre a 1