Capítulo 09: Ciclos de potencia de gas

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-169 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-169 Un ciclo ideal de Otto tiene una relación de compresión de 9.2 y usa aire como fluido de trabajo. Al inicio del proceso de compresión, el aire está a 98 kPa y 27 °C. La presión se duplica…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-168 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-168 Un combustible típico de hidrocarburos produce 43,000 kJ/kg de calor cuando se usa en un motor de ignición por chispa. Determine la relación de compresión que se necesita para que un ciclo ideal de Otto use 0.035 gramos…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-167 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-167 Repita el problema 9-166 cuando el lago está a 60 °F y la eficiencia del ciclo de Carnot debe ser 60 por ciento. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-166 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-166 Un ciclo ideal de Carnot de gas usa helio como fluido de trabajo y rechaza calor a un lago a 15 °C. Determine la relación de presiones y la relación de compresión para el proceso isentrópico de compresión…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-165 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-165 Reconsidere el problema 9-164. Usando software EES (u otro), estudie el efecto de variar la relación de compresión de 5 a 11 sobre el trabajo neto realizado y la eficiencia del ciclo. Trace los diagramas P-v y T-s…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-164 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-164 Un motor de cuatro cilindros de ignición por chispa tiene una relación de compresión de 10.5, y cada cilindro tiene un volumen máximo de 0.4 L. Al principio del proceso de compresión, el aire está a 98 kPa…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-163 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-163 Considere un ciclo Brayton ideal simple que opera entre los límites de temperatura de 300 y 1.500 K. Usando calores específicos constantes a temperatura ambiente, determine la relación de presiones para la cual son iguales las temperaturas de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-162 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-162 Un motor diesel V-16 de cuatro tiempos, con turbo cargador, construido por GE Transportation Systems para accionar trenes rápidos, produce 3.500 hp a 1.200 rpm. Determine la cantidad de potencia producida por cilindro por a) ciclo mecánico y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-161 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-161 Un ciclo Brayton con una relación de presiones de 12 opera con aire que entra al compresor a 13 psia y 20 °F, y a la turbina a 1 000 °F. Calcule el trabajo neto específico producido por…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-160 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-160 Un ciclo Diesel tiene una relación de compresión de 20 y comienza su compresión a 13 psia y 45 °F. La temperatura máxima del ciclo es 1.800 °F. Usando suposiciones de aire estándar, determine la eficiencia térmica de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-159 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-159 Un ciclo de Otto con una relación de compresión de 7 comienza su compresión a 90 kPa y 15 °C. La temperatura máxima del ciclo es 1 000 °C. Utilizando las suposiciones de aire estándar, determine la eficiencia…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-158 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-158 Un motor moderno de cuatro cilindros, cuatro tiempos, 1.8 L, de alto número de revoluciones e ignición por compresión, opera en el ciclo ideal dual con una relación de compresión de 16. El aire está a 95 kPa…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-157 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-157 Una planta eléctrica de turbina de gas opera en el ciclo Brayton simple entre los límites de presión de 100 y 700 kPa. El aire entra al compresor a 30 °C a razón de 12.6 kg/s, y sale…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-156 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-156 Calcule el potencial de trabajo perdido para cada proceso del problema 9-135. La temperatura del depósito caliente es la misma que la temperatura máxima del ciclo, y la temperatura del depósito frío es la misma que la temperatura…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-155 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-155 Reconsidere el problema 9-154. Usando el software EES (u otro), investigue el efecto de variar la relación de presiones del ciclo de 6 a 14 sobre la destrucción total de exergía para el ciclo y la exergía de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-154 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-154 Determine la destrucción total de exergía asociada con el ciclo Brayton que se describe en el problema 9-116, suponiendo una temperatura de fuente de 1.500 K y una temperatura de sumidero de 240 K. También determine la exergía…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-153 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-153 Repita el problema 9-94 usando análisis de exergía Solución:f 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 otra solución que…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-152 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-152 Calcule la destrucción de exergía asociada con cada uno de los procesos del ciclo Brayton descrito en el problema 9-89, suponiendo una temperatura de la fuente de 1.600 K y una temperatura del sumidero de 310 K. Solución:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-151 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-151 Calcule la destrucción de exergía para cada proceso para el ciclo Stirling del problema 9-81, en kJ/kg. 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 9-150 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-150 Calcule la destrucción de exergía por cada proceso del ciclo dual en el problema 9-63. Suponga condiciones atmosféricas estándar y también que la temperatura de la fuente de energía es la misma que la temperatura máxima del ciclo,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-149 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-149 Determine la destrucción de exergía asociada con el proceso de rechazo de calor del ciclo Diesel que se describe en el problema 9-55E, suponiendo una temperatura de la fuente de 3.500 R y una temperatura del sumidero de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-148 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-148 ¿Cuál de los procesos de ciclo de Otto del problema 9-36 pierde la cantidad máxima de potencial de trabajo? La temperatura del depósito de suministro de energía es la misma que la temperatura máxima del ciclo, y la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-147 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-147 Entra aire a 7 °C a un motor de propulsión por reacción a razón de 16 kg/s y una velocidad de 300 m/s (relativa al motor). El aire se calienta en la cámara de combustión a razón de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-146 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-146 Reconsidere el problema 9-145. En el planteamiento del problema, reemplace el flujo másico de entrada por un flujo volumétrico de entrada de 18.1 m3/s. Usando el software EES (u otro), investigue el efecto de la temperatura de entrada…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-145 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-145 Considere un avión accionado por un motor de propulsión por reacción que tiene una relación de presiones de 9. El avión está estacionado en tierra, mantenido en posición por sus frenos. El aire ambiente está a 7 °C…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-144 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-144 Repita el problema 9-143 usando una eficiencia de compresor de 80 por ciento y una eficiencia de turbina de 85 por ciento 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 9-143 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-143 Un avión con motor de propulsión por reacción vuela con una velocidad de 320 m/s a una altitud de 9,150 m donde las condiciones de ambiente son 32 kPa y 32 °C. La relación de presiones a través…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-142 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-142 Un motor de reacción pura propulsa un avión a 240 m/s a través de aire que está a 45 kPa y –13 °C. El diámetro de entrada de éste es de 1.6 m. La relación de presiones del…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-141 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-141 Un motor turbo soplador que opera en un avión que vuela a 200 m/s a una altitud en la que el aire está a 50 kPa y 20 °C, debe producir 50,000 N de empuje. El diámetro de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-140 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-140 ¿Cuánto cambio habría en el empuje del problema 9-139E si el diámetro de la hélice se redujera a 8 pies, manteniendo el mismo flujo másico a través del compresor? Atención: la relación de flujos másicos ya no será…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-139 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-139 Un motor de propulsión de un avión turbohélice opera en una zona en que el aire está a 8 psia y 10 °F, en un avión que vuela con una velocidad de 600 pies/s. La relación de presiones…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-138 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-138 ¿El efecto de las irreversibilidades en la turbina y el compresor de un motor de propulsión por reacción es de reducir a) el trabajo neto, b) el empuje o c) la tasa de consumo de combustible? Solución: Solución…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-137 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-137 ¿Qué es la eficiencia de propulsión? ¿Cómo se determina? 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 otra solución…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-136 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-136 ¿Qué es la potencia de propulsión? ¿Cómo se relaciona con el empuje? 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 9-135 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-135 ¿Cuánto cambiaría la eficiencia térmica del ciclo en el problema 9-134 si la temperatura del flujo de aire frío que sale del regenerador fuese 65 °C más baja que la temperatura del flujo de aire caliente que entra…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-134 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-134 Repita el problema 9-133 para el caso de tres etapas de compresión con inter enfriamiento y tres etapas de expansión con recalentamiento. Respuesta: 40.1 por ciento Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-133 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-133 Entra aire a una turbina de gas con dos etapas de compresión y dos etapas de expansión, a 100 kPa y 17 °C. El sistema usa un regenerador, así como recalentamiento e inter enfriamiento. La relación de presiones…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-132 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-132 Vuelva a trabajar el problema 9-131E, con eficiencia isentrópica para cada compresor de 85 por ciento, y de 90 por ciento para cada turbina. 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 9-131 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-131 Una turbina de gas tiene dos etapas de compresión ideal, expansión ideal, inter enfriamiento y recalentamiento. El aire entra al primer compresor a 13 psia y 60 °F; la relación total de presiones (a través de todos los…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-130 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-130 Repita el problema 9-129, suponiendo una eficiencia de 84 por ciento para cada etapa de compresor y una eficiencia de 88 por ciento para cada etapa de turbina. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-129 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-129 Considere un ciclo ideal de turbina de gas con dos etapas de compresión y dos etapas de expansión. La relación de presiones a través de cada etapa del compresor y de la turbina es 3. El aire entra…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-128 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-128 En un ciclo ideal de turbina de gas con inter enfriamiento, recalentamiento y regeneración, al aumentar el número de etapas de compresión y expansión, la eficiencia térmica del ciclo tiende a a) 100 por ciento, b) la eficiencia…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-127 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-127  Un ciclo Brayton ideal simple se modifica para incorporar compresión de etapas múltiples con inter enfriamiento, expansión de etapas múltiples con recalentamiento, y regeneración, sin cambiar los límites de presión del ciclo. Como resultado de estas modificaciones, a)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-126 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-126 Un ciclo simple ideal Brayton sin regeneración se modifica para incorporar compresión de etapas múltiples con inter enfriamiento y expansión de etapas múltiples con recalentamiento, sin cambiar los límites de presión ni de temperatura del ciclo. Como resultado…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-125 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-125 El proceso de expansión de una sola etapa de un ciclo Brayton ideal sin regeneración se reemplaza por un proceso de expansión de etapas múltiples con recalentamiento, entre los mismos límites de presión. Como resultado de la modificación,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-124 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-124 El proceso de compresión de una sola etapa de un ciclo Brayton ideal sin regeneración se reemplaza por un proceso de compresión de etapas múltiples con inter enfriamiento, entre los mismos límites de presión. Como resultado de esta…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-123 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-123 Para una razón de presión específica, ¿por qué la compresión de etapas múltiples con interenfriamiento disminuye el trabajo del compresor, y la expansión de etapas múltiples con recalentamiento incrementa el trabajo de la turbina? Solución: Solución 1: Canal…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-122 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-122 ¿Con qué modificaciones se aproximará el ciclo simple ideal de turbina de gas al ciclo Ericsson? Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN ¿Te sirvió el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-121 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-121 Desarrolle una expresión para la eficiencia térmica de un ciclo ideal Brayton con un regenerador ideal de efectividad 100 por ciento. Use calores específicos constantes a temperatura ambiente. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-120 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 9-120 Repita el problema 9-118 para una efectividad del regenerador de 70 por ciento. 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…