Termodinámica 1 Examen Final

Termodinámica 1

Examen Final

Presentado por: Fiorella Delgado Ramírez Fecha: ___16 de julio de 2020____

Curso: grupo 2     Fila: 2

C.:

1. Determine la potencia mínima necesaria para tomar  de vapor saturado de refrigerante 134ª a T1 y llevarlos hasta p2 en un compresor isoentrópico. Indique también la temperatura mínima de salida del refrigerante.[pic 1]

[pic 2]

Solución:

Datos

La potencia mínima de un compresor está dada por:

[pic 4]

Las entalpías se sacan de las tablas a partir de las condiciones de entrada y de salida que el ejercicio brinda:

• Primero, a una T de 32°C y a partir de la tabla A-11, se tiene que:

[pic 5]

La entalpía del vapor saturado de refrigerante 134ª es igual a 267,62kJ/kg

A continuación se tiene en cuenta el valor de la presión de salida, es decir, 1400kPa

• Después cuando el refrigerante sale sobrecalentado, sabiendo que el proceso es isoentrópico y a partir de la misma tabla anterior, se tiene que la entropía es igual a 0,91811(kJ/kg)∙K lo cual nos va ayudar a interpolar para hallar la temperatura de salida teniendo en cuenta la de saturación:

• Ahora bien, hallar la entalpía de salida sólo depende de una interpolación más:

De esta forma, tenemos que:

[pic 6]

1. Usted es ingeniero en una planta industrial en la Vía 40, en Barranquilla, en la que se decidió generar la energía eléctrica aprovechando una caldera de gas usada. Revisando los catálogos de la caldera, se enteró de que la temperatura más alta que alcanza el horno de la caldera es TH y que el mejor medio de enfriamiento disponible es el agua del río Magdalena que está a unos 27°C.

Un vendedor visitante le propone un sistema de generación (integrado por una turbina, un enfriador y un sistema de bombeo, todos de última generación) cuya eficiencia de generación eléctrica sería η; ¿cuál es su opinión de esta propuesta?, ¿qué le diría al gerente de la empresa si le solicita su consejo para evaluarla?

Solución:

Datos

TH        670°C

TL        27°C

η        69,9%

Primero se halla la eficiencia de la caldera de gas usada, la cual está dada por la fórmula:

[pic 7]

Esto quiere decir, que la caldera ‘’vieja’’ al tener una eficiencia mayor de la cual solo el 4% se desperdiciará, es la mejor opción para generación de energía eléctrica a pesar de los últimos avances que el vendedor, en su propuesta, ofrece. Por lo tanto, como ingeniera de la planta, opino que es mejor quedarse con la caldera usada.

1. ¿Es posible conseguir un sistema de acondicionamiento de aire que mantenga un recinto cerrado a una temperatura TR en una zona cuya temperatura ambiente oscile en el día entre TaM y Tam con un coeficiente de desempeño PK? Si no lo es, explique si esto viola alguna de las dos primeras leyes de la termodinámica y diga por qué

Solución:

Datos

TR=18°C

TaM=36°C

Tam=24°C

PK=15

No es posible, debido a que existen normas mínimas que han sido decretadas por los gobiernos alrededor del mundo en busca de un uso eficiente de la energía, las cuales estipulan un rango de COP (coeficiente de desempeño) de 3.8 a 6.2, lo que significaría que un COP de 15 es algo muy elevado, poco probable y hasta irreal. Por otro lado, si existiera no violaría ninguna ley de la termodinámica ya que al funcionar como un aire acondicionado este absorbería calor del recinto y lo transformaría en frío, evidenciando la primera ley. Para la segunda ley, se considera que al entregarle el calor extraído al ambiente se está cumpliendo lo que estipula dicha ley, a pesar de ser un caso con un COP tan alto.

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