EJERCICIOS MAQUINAS TÉRMICAS

EJERCICIOS MAQUINAS TÉRMICAS

1. Considere una máquina térmica de Carnot que opera en un sistema de flujo estable que utiliza vapor como fluido de trabajo. El ciclo tiene una eficiencia térmica del  30% y el vapor cambia de líquido saturado a vapor saturado a 300°C durante el proceso de adición de calor. Si a tasa de flujo másico del vapor de agua es de [pic 1]5 kg/s , determine la salida de potencia neta de esta máquina, en kW.

1. Un método de generación eléctrica comprende en acumular energía solar de grandes lagos artificiales con unos cuantos metros de profundidad, llamados estanques solares. La energía solar es absorbida por todas las partes del estanque y la temperatura del agua aumenta en todos los lados. La parte superior del estanque, sin embargo, libera a la atmósfera una gran cantidad de calor que absorbe, lo que, en consecuencia, disminuye su temperatura. Esta agua fría sirve como aislante para la parte del fondo del estanque y ayuda a atrapar ahí la energía. Con frecuencia se deposita sal en el fondo del estanque para evitar el ascenso de esta agua caliente a la parte superior. Una central eléctrica que utiliza un fluido orgánico, alcohol por ejemplo, como fluido de trabajo puede operar entre las partes superior y del fondo del estanque. Si la temperatura del agua es de 35°C cerca de la superficie y 80°C cerca del fondo del estanque, determine la máxima eficiencia térmica que ésta central eléctrica puede tener.

1. Considere una máquina térmica de Carnot operando en un sistemas cerrado que utiliza 0.0103 kg de  vapor como fluido de trabajo. Se sabe que la temperatura absoluta máxima en el ciclo es el doble de la temperatura absoluta minina  y que la salida neta de trabajo del ciclo es de 25 kJ. Si el vapor cambia de líquido saturado a vapor saturado durante el proceso de liberación de calor, determine la temperatura del vapor durante el proceso de rechazo de vapor.

1. Una máquina térmica opera entre dos depósitos de 800 y 20°C. La mitad de la salida de trabajo de la máquina térmica de emplea para accionar una bomba de calor de Carnot, que extrae calor a los alrededores fríos a 2°C y los transfiere a una casa mantenida a 22°C. Si la casa pierde calor a una tasa de 62000 kj/h[pic 2], determine la tasa mínima de suministro de calor a la máquina térmica para mantener la casa a 22°C.

1.  Considere un ciclo de refrigeración de Carnot operando en un sistema cerrado em ña región de mezcla saturada de líquido vapor que usa 0.8 kg de refrigerante R 134ª como fluido de trabajo. Las temperaturas máximas y mínima del ciclo son 20°C y -10°C, respectivamente. Se sabe que el refrigerante es líquido saturado al final del proceso de desecho de calor, y la entrada de trabajo, y que la entrada de trabajo neto del ciclo es de 12 kJ. Determine la fracción de la masa de refrigerante que se evapora durante el proceso de adición de calor y la presión al final del proceso de desecho de calor.

1. Las necesidades de agua potable de una instalación para 20 empleados serán satisfechos por medio de una fuente de agua de bebedero. La fuente de agua refrigerada enfría agua desde los 22°C hasta los 8°C y suministra agua fría a una tasa de 0.4 litros por hora por persona. El calor transferido al depósito de los alrededores a una tasa de 45 W. Si el COP del ciclo de refrigeración es de 2.9, calcule el tamaño del compresor en W, que será adecuado para el sistema de refrigeración de este enfriador de agua.

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