Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CAPÍTULO 14
específica y c) la entalpía del aire por unidad de masa del aire
seco. Respuestas: a) 1.88 kg, b) 0.0166 kg H 2 O/kg aire seco, c)
62.2 kJ/kg aire seco
14-134 Reconsidere el problema 14-133. Usando software
EES (u otro), determine las propiedades
del aire en el estado inicial. Estudie el efecto de calentar el
aire a volumen constante hasta que la presión sea de 110 kPa.
Grafique la transferencia necesaria de calor, en kJ, como función
de la presión.
14-135E Aire a 15 psia, 60 °F y 50 por ciento de humedad
relativa fluye en un ducto de 8 pulgadas de diámetro a una
velocidad de 50 pies/s. Determine a) la temperatura de punto
de rocío, b) el flujo volumétrico del aire y c) el flujo másico del
aire seco.
14-136 Entra aire a una sección de enfriamiento a 97 kPa,
35 °C y 30 por ciento de humedad relativa a razón de 6 m 3 /
min, donde se enfría hasta que la humedad del aire comienza a
condensarse. Determine a) la temperatura del aire a la salida y b)
la tasa de transferencia de calor en la sección de enfriamiento.
14-137 El aire exterior entra a un sistema de acondicionamiento
de aire a 10 °C y 40 por ciento de humedad relativa,
a un flujo estacionario de 22 m 3 /min, y sale a 25 °C y
55 por ciento de humedad relativa. El aire exterior se calienta
primero a 22 °C en la sección de calentamiento y luego se
humidifica mediante la inyección de vapor de agua caliente
en la sección de humidificación. Suponiendo que todo el proceso
tiene lugar a una presión de 1 atm, determine a) la tasa
de suministro de calor en la sección de calentamiento y b) el
flujo másico de vapor de agua que se necesita en la sección de
humidificación.
14-138 Entra aire a un sistema de acondicionamiento de aire
que usa refrigerante-134a a 30 °C y 70 por ciento de humedad
relativa, a razón de 4 m 3 /min. El refrigerante entra a la
sección de enfriamiento a 700 kPa con una calidad de 20 por
ciento, y sale como vapor saturado. El aire se enfría a 20 °C
a una presión de 1 atm. Determine a) la tasa de deshumidificación,
b) la tasa de transferencia de calor y c) el flujo másico
del refrigerante.
14-139 Repita el problema 14-138 para una presión total de
95 kPa para aire.
14-140 Un sistema de acondicionamiento de aire opera a
una presión total de 1 atm y consiste en una sección de calentamiento
y un enfriador evaporativo. El aire entra a la sección
de calentamiento a 15 °C y 55 por ciento de humedad relativa,
a razón de 30 m 3 /min, y sale del enfriador evaporativo
a 25 °C y 45 por ciento de humedad relativa. Determine a)
la temperatura y la humedad relativa del aire cuando sale de la
sección de calentamiento, b) la tasa de transferencia de calor en
la sección de calentamiento y c) el flujo de agua agregada al
aire en el enfriador evaporativo.
Respuestas: a) 32.5 °C, 19.2 por ciento, b) 655 kJ/min, c) 0.112
kg/min
14-141 Reconsidere el problema 14-140. Usando software
EES (u otro), estudie el efecto de la presión
total en el rango de 94 a 100 kPa sobre los resultados que
se piden en el problema. Grafique los resultados como funciones
de la presión total.
14-142 Repita el problema 14-140 para una presión total de
96 kPa.
14-143 Un laboratorio tiene un volumen de 700 m 3 y debe
realizar un cambio completo de aire por minuto cuando se
usa. Se introduce por ductos aire exterior a 100 kPa, 30 °C
de bulbo seco y 60 por ciento de humedad relativa al equipo de
acondicionamiento de aire del laboratorio, y el estado que se
requiere para el aire que se suministra al laboratorio se acondiciona
a 20 °C de bulbo seco y 12 °C de bulbo húmedo.
a) Dibuje el esquema del equipo del sistema y el diagrama
psicrométrico para el proceso.
b) ¿Qué flujo másico de aire externo atmosférico se necesita
para el cambio de aire, en kg/h?
c) Determine el flujo másico de agua condensada del aire
atmosférico, en kg/min.
d) El fluido de enfriamiento del sistema de aire acondicionado
es agua enfriada que tiene una elevación de temperatura de
15 °C durante el proceso de intercambio de calor. Determine
el flujo másico del agua, en kg/min.
14-144 Se debe acondicionar aire en un proceso a presión
constante a 1 atm, desde 30 °C de bulbo seco y 60 por ciento
de humedad relativa hasta 4 °C de punto de rocío y 50 por
ciento de humedad relativa. El aire se pasa primero sobre
serpentines de enfriamiento para quitar toda la humedad
necesaria para lograr el contenido final de humedad y luego
se pasa sobre serpentines de calentamiento para alcanzar el
estado final. El flujo de aire seco es de 100 kg/min.
a) Dibuje un esquema del equipo del sistema y la carta psicrométrica
para el proceso.
b) Determine la temperatura de punto de rocío y el flujo volumétrico
de la mezcla que entra a los serpentines de enfriamiento.
c) ¿Cuál es la tasa neta de transferencia de calor para todo el
proceso, en kW?
14-145 Una torre de enfriamiento de tiro natural debe
quitar 70 MW de calor de rechazo del agua de
enfriamiento que entra a la torre a 42 °C y sale a 30 °C. El aire
atmosférico entra a la torre a 1 atm con temperaturas de bulbo
seco y húmedo de 23 y 16 °C, respectivamente, y sale saturado
a 32 °C. Determine a) el flujo másico del agua de enfriamiento,
b) el flujo volumétrico del aire a la entrada de la torre de enfriamiento
y c) el flujo másico del agua de reposición necesaria.
14-146 Reconsidere el problema 14-145. Usando el
software EES (u otro), investigue el efecto de
la temperatura de bulbo húmedo de entrada del aire sobre el
flujo volumétrico necesario de aire y el flujo de agua de reposición
cuando los otros datos de entrada son los valores indicados.
Grafique los resultados como funciones de la temperatura
de bulbo húmedo.
14-147 Un recipiente no aislado que tiene un volumen de 0.5
m 3 contiene aire a 35 °C, 130 kPa y 20 por ciento de humedad
relativa. El recipiente está conectado a una línea de suministro
de agua en la que fluye el agua a 50 °C. El agua se rocía en
el recipiente hasta que la humedad relativa de la mezcla airevapor
de agua es de 90 por ciento. Determine la cantidad de
agua suministrada al recipiente, en kg, la presión final de la
mezcla aire-vapor de agua en el recipiente, en kPa, y la trans-