Termodinamica

El flujo de descarga de calor al medio ambiente es de 115500 kJ/h para un aire acondicionado que extrae calor de una oficina a 1817 kJ/min. La potencia eléctrica que requiere este equipo, en kJ/h, es de:

R/= Sabiendo que el flujo de descarga a temperatura ambiente es igual a la sumade la potencia consumida más la razón de extracción de calor, entonces:

(1817 kJ/min = 108080 KJ/h)

(Q_d ) ̇ = Potencia electrica+razon de extracción

Q_d - Razón de extracción = Potencia electrica

115500 KJ/h- 109080 KJ/h = Potencia electrica

224580 KJ/h = potencia electrica

Un aceite tiene una capacidad calorífica de 1.3 kcal/(kg.K), se alimenta a un intercambiador a razón de 133 kg/h y 80 ºC para ser enfriado hasta 48 ºC. Para esto se utiliza agua que e encentra a 23 ºC y sale a 79 ºC. La capacidad calorífica del agua es de 1.0 kcal/(kg.K). el agua requerida para este proceso de enfriamiento, en kg/h, es:

R/=En este caso, la ecuación para el intercambiador de calor están dadas por:

(m_1 ) ̇C_p1 (T_2- T_1 )= (m_2 ) ̇C_p2 (T_1- T_2 )

En este caso el flujo másico del agua requerido está representado por la ecuación

133 Kg/h . 1.3 KCal/KgK (48-80)°C = (m_2 ) ̇1.0 KCal/KgK (23-79)°C

(133 Kg/h . 1.3 KCal/KgK(-32°C))/(1.0 KCal/KgK(-56°C)) = (m_2 ) ̇

(m_2 ) ̇ = 98.8 Kg/h

Un gas a 27 ºC y 133 kPa fluye a 89 m/s a través de un área de 0.08 m2. La masa molar de este gas es 28.8 g/mol. El flujo másico de este gas, en kg/min, es:

R/= Por definición de las ecuaciones de gases ideales se tiene

Pv = RT/M

v = RT/PM

v = (8,314 .300,15)/(133 .28,9)

v = 0.065 m^3⁄Kg

Ahora con la definición másico se tiene:

m ̇ = ρv ⃗A = (v ⃗A)/v

m ̇ = ( 89 m/s . 0.08m^2)/(0.065 m^3⁄Kg)

m ̇ = 109.5 Kg/s

m ̇ = 6570 Kg/min

Un pistón contiene 15 moles de un gas a 153 kPa el cual se expande isotérmicamente hasta que la presión final llega a 123.2 kPa. El cambio de entropía que ha sufrido este gas, en J/K, es:

R/= Por definición la entropía para procesos isotérmicos está dada por la siguienteecuación

S = nRLn(P_1/P_2 )

S = 15 mol . 8.314 J/molK . Ln((153 kPa)/(123.2 kPa))

S = 27.016 J/K

En un ciclo, el calor que recibe de una fuente de temperatura alta es 1238.1 kcal y el calor que cede a una fuente de temperatura mejor es 780 kcal. La eficiencia de este ciclo es:

R/= Teniendo la ecuación de eficiencia

η = 1 - Q_f/Q_c

η = 1 - (780 kcal)/(1238.1 kcal)

η = 0.37

...