Capítulo 05: Análisis de masa y energía de volúmenes de control

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-73 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.73 En un intercambiador de calor que opera de una manera estacionaria se manejan dos flujos distintos de fluidos. ¿Bajo qué condiciones será igual el calor perdido por un fluido igual a la cantidad de calor ganado por el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-72 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.72 Considere un proceso estacionario en una cámara mezcladora. ¿Bajo qué condiciones la energía transportada al volumen de control, por los flujos que entran, será igual a la energía transportada por el flujo que sale? Solución: Solución 1: Canal…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-71 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.71 Refrigerante R-134a entra a la válvula de expansión de un sistema de refrigeración a 160 psia como líquido saturado, y sale a 30 psia. Determine la temperatura y los cambios de energía interna a través de la válvula.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-70 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.70 Regrese al problema 5-69. Use el programa EES (u otro) para investigar el efecto de la presión en la salida, del vapor de agua, sobre la temperatura de salida, después de la estrangulación. Haga variar la presión de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-69 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.69 Se estrangula vapor de agua a través de una válvula bien aislada, de 8 MPa y 350 °C hasta 2 MPa. Determine la temperatura final del vapor. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-68 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.68 Se estrangula el flujo de refrigerante 134a, de 800 kPa y 25 °C, hasta una temperatura de – 20 °C.  Determine la presión y la energía interna del refrigerante en el estado final. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-67 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.67 Una mezcla de líquido y vapor de agua saturados, llamada vapor húmedo, fluye en una línea de suministro de vapor de agua a 2 000 kPa y se estrangula hasta 100 kPa y 120 °C. ¿Cuál es la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-66 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.66 En algunos sistemas de refrigeración se usa un tubo capilar adiabático para hacer bajar la presión del refrigerante, desde la presión en el condensador hasta la presión en el evaporador. El R-134a entra al tubo capilar como líquido…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-65 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.65 Durante un proceso de estrangulación, la temperatura de un fluido baja de 30 a 20 °C. ¿Puede proceder adiabáticamente ese proceso? Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-64 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.64 ¿Espera usted que cambie la temperatura de un líquido en un proceso de estrangulamiento? Explique por qué. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN ¿Te sirvió…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-63 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.63 ¿Espera usted que la temperatura del aire baje cuando pasa por un proceso estacionario de estrangulamiento? Explique por qué. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-62 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.62 Alguien dice, basándose en mediciones de temperatura, que la temperatura de un fluido aumenta durante un proceso de estrangulamiento, en una válvula bien aislada, con fricción despreciable. ¿Cómo valora usted esa afirmación? ¿Viola este proceso alguna ley de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-61 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.61 Determine el requerimento de potencia para un compresor que comprime helio de 150 kPa y 20 °C a 400 kPa y 200 °C. El helio entra a este compresor a través de un tubo con sección de 0.1…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-60 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.60 Entra uniformemente vapor a una turbina, con un flujo másico de 26 kg/s y una velocidad despreciable a 6 MPa y 600 °C. El vapor sale de la turbina a 0.5 MPa y 200 °C, con una velocidad…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-59 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.59 Entra vapor a una turbina de flujo uniforme con un flujo másico de 20 kg/s a 600 °C, 5 MPa, y una velocidad despreciable. El vapor se expande en la turbina hasta vapor saturado a 500 kPa, de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-58 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.58 Se expande aire en una turbina de gas adiabática de 500 psia y 800 °F hasta 60 psia y 250 °F. Si el flujo volumétrico en la salida es 50 pies3/s, el área de entrada es 0.6 pie2…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-57 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.57 Una turbina de gas adiabática expande aire a 1 300 kPa y 500 °C hasta 100 kPa y 127 °C. A la turbina entra aire por una abertura de 0.2 m2, con una velocidad promedio de 40 m/s,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-56 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.56 A un compresor adiabático entra dióxido de carbono a 100 kPa y 300 K, con un flujo de 0.5 kg/s, y sale a 600 kPa y 450 K. Despreciando los cambios de energía cinética, determine a) el flujo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-55 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.55 Se va a comprimir helio, de 120 kPa y 310 K, hasta 700 kPa y 430 K. Durante el proceso de compresión hay una pérdida de calor de 20 kJ/kg. Despreciando los cambios de energía cinética, determine la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-54 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.54 A una turbina adiabática entra gas de argón a 1 600 kPa y 450 °C, con una velocidad constante de 55 m/s, y sale a 150 kPa con una velocidad de 150 m/s. El área de entrada de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-53 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.53 Un compresor adiabático de aire procesa 10 L/s a 120 kPa y 20 °C, hasta 1 000 kPa y 300 °C. Determine a) el trabajo que requiere el compresor, en kJ/kg, y b) la potencia necesaria para impulsarlo,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-52 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.52 Por una turbina pasa vapor de agua con un flujo constante de 45,000 lbm/h; entra a 1,000 psia y 900 °F, y sale a 5 psia, como vapor saturado. Si la potencia generada por la turbina es 4…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-51 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.51 Considere una turbina adiabática a la que entra vapor de agua a 10 MPa y 500 °C, y sale a 10 kPa, con 90 por ciento de calidad. Despreciando los cambios de energía cinética y potencial, determine el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-50 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.50 Regrese al problema 5-49. Use el programa EES (u otro) para investigar el efecto de la presión en la salida de la turbina sobre la potencia producida por ella. Haga variar la presión en la salida desde 10…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-49 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.49 Por una turbina adiabática pasa un flujo estacionario de vapor de agua. Las condiciones iniciales del vapor son 6 MPa, 400 °C y 80 m/s en la entrada, y en la salida son 40 kPa, 92 por ciento…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-48 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.48 Refrigerante 134a entra a un compresor a 180 kPa como vapor saturado, con un flujo de 0.35 m3/min, y sale a 700 kPa. La potencia suministrada al refrigerante durante el proceso de compresión es 2.35 kW. ¿Cuál es…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-47 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.47 Refrigerante R-134a entra a un compresor a 100 kPa y –24 °C, con un flujo de 1.35 m3/min, y sale a 800 kPa y 60 °C. Determine el flujo másico del R-134a, y la entrada de potencia al…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-46 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.46 Alguien propone el siguiente sistema para enfriar una casa durante el verano: comprimir el aire exterior normal, dejarlo enfriar a la temperatura del exterior, pasarlo por una turbina e introducirlo en la casa. Desde el punto de vista…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-45 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.45 ¿Aumentará la temperatura del aire al comprimirlo en un compresor adiabático? Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN ¿Te sirvió el ejercicio? Compártelo ¿Tienes Dudas u…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-44 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.44 Un compresor de aire trabaja en estado estacionario. ¿Cómo compararía usted el de flujo volumétrico a la entrada y a la salida del compresor? Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-43 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.43 Una turbina adiabática está trabajando en estado estacionario. ¿Debe ser igual el trabajo efectuado por la turbina, a la disminución de la energía del vapor que pasa por ella? Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-42 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.42 Considere una tobera a la que le entra vapor de agua de una manera estacionaria a 4 MPa y 400 °C, con una velocidad de 60 m/s y sale a 2 MPa y 300 °C. El área de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-41 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.41 Considere un difusor al que entra refrigerante 134a, como vapor saturado a 800 kPa con una velocidad constante de 120 m/s, y sale a 900 kPa y 40 °C. El refrigerante gana calor a una tasa de 2…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-40 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.40 Regrese al problema 5-39. Use el programa EES (u otro) para investigar el efecto de la velocidad de entrada sobre la velocidad de salida y la relación de áreas de entrada y salida. Haga variar la velocidad de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-39 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.39 A un difusor entra gas de nitrógeno a 60 kPa y 7 °C, en régimen estacionario, con una velocidad de 275 m/s, y sale a 85 kPa y 27 °C. Determine a) la velocidad del nitrógeno a la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-38 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.38 A una tobera adiabática entra refrigerante 134a, en régimen estacionario, a 700 kPa y 120 °C, con una velocidad de 20 m/s, y sale a 400 kPa y 30 °C. Determine a) la velocidad del refrigerante a la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-37 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.37 A una tobera adiabática entra dióxido de carbono, de una manera estacionaria, a 1 MPa y 500 °C, a una razón de 6.000 kg/h, y sale a 100 kPa y 450 m/s. El área de entrada a la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-36 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.36 A un difusor adiabático entra aire a 13 psia y 50 °F, con una velocidad constante de 600 pies/s, y sale con una baja velocidad, a una presión de 14.5 psia. El área de salida del difusor es…

  SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-35 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.35 A una tobera adiabática entra vapor a 3 MPa y 400 °C, con una velocidad de 40 m/s, y sale a 2.5 MPa y 300 m/s. Determine a) la temperatura de salida y b) la relación del…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-34 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.34 A una tobera entra vapor de agua a 400 °C y 800 kPa, con una velocidad de 10 m/s, y sale a 300 °C y 200 kPa, mientras pierde calor a una tasa de 25 kW. Para un…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-33 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.33 El difusor de un motor de reacción debe bajar la energía cinética del aire que entra al compresor del motor, sin interacciones de calor o trabajo. Calcule la velocidad a la salida de un difusor, cuando entra a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-32 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.32 En una turbina de gas, los estatores se diseñan de tal manera que aumentan la energía cinética del gas que pasa por ellos adiabáticamente. El aire entra a un conjunto de esas toberas a 300 psia y 700…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-31 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.31 Regrese al problema 5-30. Use el programa EES (u otro) para investigar el efecto que tiene el área de entrada sobre el flujo másico, la temperatura de salida y el área de salida. Haga variar el área de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-30 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.30 A una tobera entra aire constantemente a 300 kPa, 200 °C y 45 m/s, y sale a 100 kPa y 180 m/s. El área de entrada de la tobera es 110 cm2. Determine a) el flujo másico por…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-29 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.29 A un difusor adiabático entra aire a 80 kPa y 127 °C, al flujo constante de 6 000 kg/h, y sale a 100 kPa. La velocidad de aire baja de 230 a 30 m/s al pasar por el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-28 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.28 ¿Es deseable transferir calor hacia o desde el fluido, cuando pasa por una tobera? ¿Cómo afectará la transferencia de calor a la velocidad del fluido en la salida de la tobera? Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-27 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.27 La energía cinética de un fluido aumenta a medida que se acelera en una tobera adiabática. ¿De dónde procede esa energía cinética? Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-26 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.26 Un difusor es un dispositivo adiabático que disminuye la energía cinética del fluido al desacelerarlo. ¿Qué sucede con esa energía cinética perdida? Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-25 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.25 Un sistema de flujo estacionario ¿puede implicar un trabajo de la frontera? Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN ¿Te sirvió el ejercicio? Compártelo ¿Tienes Dudas…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-24 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.24 Por un tubo pasa aire en flujo constante, a 300 kPa, 77 °C y 25 m/s, a una tasa de 18 kg/min. Determine a) el diámetro del tubo, b) la tasa de energía de flujo, c) la tasa…