Ejercicios primera ley

1481 palabras 6 páginas
Entra aire de manera estable en una tobera adiabática a 300 kPa, 200°C y 30 m/s y sale a 100 kPa y 180 m/s. El área de entrada de la tobera es de 80 cm2. Determine a) la tasa de flujo másico a través de la tobera, b) la temperatura de salida del aire, c) el área de salida de la tobera.

AIRE
[pic]= 1,21 kg/m3
Cp = 1,005 kJ/kg

Primera Ley Para sistemas cerrados
[pic]
[pic]

Conocemos las velocidades y las condiciones del estado 1, pero no conocemos las condiciones del segundo estado para ubicar la temperatura, por lo tanto debemos despejar y buscar en la ecuación anterior al menos una propiedad del segundo estado.

[pic]
[pic]

Recordando que [pic] tenemos que:

[pic]

De esta ecuación la única
…ver más…
Debemos entender que para este caso tenemos que estudiar ambos equipos por separado, la diferencia está, en que el trabajo producido por la turbina es el mismo requerido por el compresor, por lo cual estudiaremos primeramente la turbina para determinar dicho trabajo

TURBINA

[pic]
[pic]
[pic]

Debemos identificar los estados 1 y 2 para ubicar el valor de las entalpías, con los cuales determinaremos el trabajo producido

Estado 1: Estado 2:
P1 = 2 MPa P2 = 25 kPa
Tsat = 212,42°C < 500°C X = 0,85 mezcla saturada
Vapor Sobrecalentado En la tabla de agua saturada leemos:
En la tabla de vapor sobrecalentado: hf = 271,93 kJ/kg
h1 = 3467,6 kJ/kg hfg = 2346,3 kJ/kg
h2 = hf + X.hfg = (271,93 kJ/kg)+(0,85)(2346,3 kJ/kg)[pic]
h2 = 2266,29 kJ/kg
[pic]
[pic]

Este es el trabajo entregado por la turbina al compresor, por lo cual debe considerarse al momento de hacer el balance de energía (ecuación de la primera ley) para el compresor.

COMOPRESOR

[pic]
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En este caso la única incógnita es el flujo másico del compresor, debido a que podemos determinar los valores del las entalpía en las tablas de aire alas temperaturas dadas. Pero el ejercicio nos indica cuanto es el valor del flujo de calor que sale y debemos colocarlo en la ecuación como…

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