TERMODINÁMICA APLICADA Actividad 2

UPC  UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS

División de Estudios profesionales para Ejecutivos

TERMODINÁMICA APLICADA                                                                                

Actividad 2

Material de Trabajo Autónomo 2

Consumo de energía en calentadores eléctricos y a gas

Desarrolle grupalmente  los siguientes  ejercicios  y preséntelos a manuscrito en hoja bond A4

Presente sus cálculos y respuesta de manera clara y ordenada, escribiendo unidades

Puntajes: 1-1

Fecha de presentación:  primera sesión, semana 3

Esta  entrega corresponde a 4 puntos de la PC1

1. Un calentador de resistencia eléctrica de 1.2 kW sumergido en 30 L de agua a 22oC se enciende y se mantiene prendido durante 80 minutos. Considere que el recipiente que contiene el agua está lo suficientemente aislado que las pérdidas de calor hacia el exterior son despreciables.

1. Calcule la cantidad de energía eléctrica transmitida al agua. Exprese su resultado en kJ y en kWh. Su solución debe incluir el uso de la primera ley de la termodinámica para un sistema cerrado:   Qe –Qs + We – Ws = U + EK +  EP, simplificada.

b) Si  la densidad del agua es 1 kg/L y su capacidad calorífica es  4.18 kJ/kg.K, halle  la temperatura que alcanzará el agua a los 80 minutos. De su respuesta en grados oC (celsius)  y K (kelvin).

c) Si se perdiese calor a una velocidad de 150 J/s, vuelva a calcular la temperatura alcanzada por el agua a los 80 minutos.  Su solución debe incluir el uso de la primera ley de la termodinámica para un sistema cerrado:   Qe –Qs + We – Ws = U + EK +  EP, simplificada.

1. Cierta empresa  utiliza aire caliente en uno de sus procesos. El calentador trabaja a presión atmosférica constante y tiene una capacidad para  calentar 10 000 m3 de aire atmosférico en una hora,  de 20oC hasta 50oC, para lo cual utiliza gas licuado de petróleo (GLP) que tiene una eficiencia del 75%  (eficiencia en la conversión de su poder calorífico en calor útil).

1. Calcule la cantidad de energía neta que REQUIERE el aire por hora  (kJ).
2. Determine la cantidad de calor que el combustible debe “desarrollar”  para calentar el aire a la temperatura deseada, por hora (kJ).
3. Busque el poder calorífico superior del GLP así como el precio en S/./kg y calcule el costo mensual por combustible si el régimen de operación es de 8 horas diarias.
4. Escriba la ecuación de conservación de energía simplificada que se aplica al calentador:

Sistema abierto (con flujo): [pic 1][pic 2] 

Datos para el aire considerando un comportamiento de gas ideal:    

        CP = 1.005 kJ/kg. oC,     CV = 0.716 kJ/kg K,     masa molar = 29 kg/kmol       PATM = 100 kPa

...