Ejercicios Propuestos

1.- Un compresor de aire adiabático está siendo accionado por una turbina de vapor adiabática directamente acoplada, que además está impulsando un generador. Vapor ingresa a la turbina a 8MPa y 500°C con un flujo de 25kg/s y sale a 10kPa y una calidad de 0.92. Aire ingresa al compresor a 98kPa y 300°K con un flujo de 10kg/s y sale a 1MPa y 620°K. Nota: Puedes asumir que el aire se comporta como un gas ideal. Determine:

a. La cantidad de trabajo entregado al compresor.b. La potencia neta entregada al generador por la turbina.

2.- Aire desarrolla un ciclo de tres procesos: Proceso 1-2: expansión a presión constante.Proceso 2-3: volumen constante.Proceso 3-1: compresión a temperatura constante.Datos: T1 = 100ªC, T2 = 600ªC y P1 = 200kPa.Se pide:

a. Dibujar los procesos en el diagrama P.V.b. Determinar el trabajo neto desarrollado para 2 kg de aire.

3.- Aire caliente está contenido en un dispositivo pistón-cilindro, orientado horizontalmente tal como se muestra en la figura. El aire se enfría lentamente desde un volumen inicial de 0.003 m3 hasta un volumen final de 0.002 m3. Durante el proceso, el resorte ejerce una fuerza que varía linealmente con la posición desde un valor inicial de 900 N hasta un valor final de 0 N. La presión atmosférica es de 100 kPa y el área de la cara del pistón es 0.018 m 2. La fricción ente el pistón y las paredes del cilindro pueden despreciarse. Para el aire determine:

a. La presión inicial y final b. El trabajo desarrollado.

4,. Vapor ingresa a una tobera operando a estado estable con P1 = 40 bar, T1 = 400 ªC y una velocidad de 10 m/s. El vapor fluye a través de la tobera con transferencia de calor despreciable y variación insignificante de energía potencial. A la salida P2 = 15 bar y la velocidad es 665 m/s. El flujo másico es 2 kg/s. Determine el área de salida de la tobera.

Compresor de aire

Turbina de vapor