Baixe Lista de transferencia de calor e outras Exercícios em PDF para Engenharia Mecânica, somente na Docsity!
3.31 un dispositivo de cilindro-embolo contiene 0.85 kg de refrigerante 134a, a -18.5 °C. El embolo tiene movimiento libre, y su masa es de 12 kg, con diámetro de 25 cm. La presión atmosférica local es 96.5 kPa. Ahora bien, se transfiere calor al refrigerante 134ª hasta que su temperatura es 23.5 °C. Determine a) la presión final, b) el cambio de volumen del cilindro y c) el cambio de entalpia en el refrigerante 134a. 3.32E una masa de agua llena un recipiente rígido de 2.29 pies cúbicos a una presión inicial de 258.5 psia. A continuación se enfría el recipiente a 108.5°F. Calcule la temperatura inicial y la presión final del agua. 3.33 un kilogramo de R-134a llena un dispositivo de cilindro-embolo con carga constante y volumen de 0.14 m^3 a la temperatura de -34.9 °C. Determine el volumen final de R134a.
3.34 un kilogramo de vapor de agua a 200kPa, llena el compartimento izquierdo de 1.1989 m^3 de volumen de un sistema dividido, como el que se ve en la figura. El volumen de la cámara derecha es el doble que en la izquierda, y al principio ha sido evacuada. Determine la presión del agua cuando se haya eliminado la división, y se haya transferido el calor necesario para que la temperatura del agua sea 11.5 °C. 3.35E una libra de masa de agua llena un dispositivo de cilindro-embolo de carga constante, de 2.3615 pies^3 de volumen a 408.5 °F de temperatura. Entonces, el dispositivo se enfría a 108.5 °F. Determine la presión del agua, en psia, y su volumen final, en pies^3.
3.39E una libra de masa de agua llena un recipiente de 2 pies^3 de volumen. La presión en el recipiente de 108.5 psia. Calcule la energía interna total y la entalpia del agua en el recipiente. 3.40 tres kilogramos de agua en un recipiente ejercen una presión de 108.5 kPa, y tienen 368.5 °C de temperatura. ¿Cuál es el volumen de este recipiente?
3.41 10 kg de R-134a, a 308.5 kPa, llenan un recipiente rígido cuyo volumen es 14 Determine la temperatura y la entalpia total del refrigerante en el recipiente. A continuación se calienta el recipiente, hasta que la presión es 608.5 kPa. Determine la temperatura y la entalpia total del refrigerante, cuando se termina el calentamiento. 3.42 100 kg de r-134 a 208.5 kPa están en dispositivo de cilindro-embolo, cuyo volumen es 12. m^3. A continuación se mueve el embolo, hasta que el volumen del recipiente es la mitad de su valor original. Esta compresión se hace de tal modo que la presión del refrigerante no cambia. Determine la temperatura final, el cambio de energía interna total del r-134. 3.43 el dispositivo de cilindro-embolo, con carga de resorte de la figura p3-43, está lleno con 0. kg de vapor de agua, inicialmente a 12.5 MPa y 408.5 °C. Al principio, el resorte no ejerce fuerza sobre el embolo. La contante del resorte, en la ecuación F=kx, es k=0.9KN/cm, y el diámetro del embolo es D=20 cm. Entonces, el agua sufre un proceso hasta que su volumen es la mitad de su volumen original. Calcule la temperatura final y la entalpia específica del agua.
3.46 se hierve agua a 9.5 atm de presión, en una olla de acero inoxidable con 25 cm de diámetro interior, en una estufa eléctrica. Se observa que el nivel del agua baja 10 cm y en 45 min; calcule la tasa de transferencia de calor a la olla. 3.47 repita el problema 3.46, para un lugar a 2000 m de altura, donde la presión atmosférica estándar es 88 kPa.
3.48 El vapor de agua saturado que sale de la turbina de una planta termoeléctrica está a 38.5 °C, y se condensa en el exterior de un tubo de 3 cm de diámetro exterior y 35 m de longitud, a la tasa de 45 kg/h. calcule la tasa de transferencia de calor, del vapor de agua, al agua de enfriamiento que fluye en el tubo, a través de la pared del tubo. 3.49 se observa que hierve agua en una olla de 5 cm de profundidad a 106.5 °C ¿A qué temperatura hervirá el agua en una olla de 40 cm de profundidad? Suponga que las dos ollas están llenas de agua hasta sus bordes.
3.52 Un recipiente rígido contiene 2 kg de refrigerante 134a, a 808.5 kPa y 128.5 °C. Determine el volumen del recipiente y la energía interna total del refrigerante. 3.54 un dispositivo de cilindro-embolo contiene 0.1m^3 de agua líquida y 0.9 m^3 de vapor de agua, en equilibrio a 808.5 kPa. Se transmite calor a presión constante, hasta que la temperatura llega a 358.5 °C a) ¿Cuál es la temperatura inicial del agua? b) Calcule la masa total de agua c) Calcule el volumen final d) Indique el proceso en un diagrama P-V con respecto a las líneas de saturación
3.56 SE deja enfriar vapor de agua sobrecalentado a 188.5 psia y 508.5 °F, a volumen constante hasta que la temperatura baja a 250 °F. En el estado final, calcule a) la presión, b) la calidad y c) la entalpia. También muestre el proceso en un diagrama T-V con respecto a las líneas de saturación. 3.58 Un recipiente rígido de 0.3 m^3 contiene, al principio, un vapor húmedo de agua a 158.5 °C. Entonces se calienta el agua hasta que llega al estado de punto crítico. Calcule la masa del agua líquida y el volumen que ocupa el líquido en el estado inicial.
3.62 Un tanque rígido contiene vapor de agua a 258.5 °C, a un a presión desconocida. Cuando el tanque se enfría a 158.5 °C el vapor comienza a condensarse. Estime la presión inicial en el tanque. 3.63 Un dispositivo de cilindro-embolo contiene inicialmente 1.4 kg de agua líquida saturada a 208.5 °C. Entonces, se transmite calor al agua, hasta que se cuadruplica el volumen, y el vapor solo contiene vapor saturado. Determine a) el volumen del tanque, b) la temperatura y presión finales, y c) el cambio de energía interna del agua. 3.64 Un dispositivo de cilindro-embolo contiene inicialmente vapor a 12 MPa, sobrecalentado por 13.5 °C. Ese vapor pierde calor a sus alrededores, y el embolo baja, hasta un conjunto de topes, y en ese momento el cilindro contiene agua líquida saturada. El enfriamiento continuo hasta que el cilindro contiene agua a 200 °C. Determine a) la temperatura inicial, b) el cambio de entalpia por unidad de masa de vapor, cuando el embolo llega a los topes, y c) la presión final y la calidad (si se trata de un vapor húmedo) 3.65E ¿Cuánto error cabe esperar al determinar la entalpia especifica si se aplica la aproximación para liquido incompresible al agua a 1508.5 psia y 408.5 °F?
3.66 ¿Cuánto error se cometería al calcular el volumen específico y la entalpia del agua a 18.5 MPa y 108.5 °C, usando la aproximación para líquido incompresible? 3.67 ¿Cuál es el volumen especifico de R-134 a 28.5 °C y 708.5 kPa? ¿Cuál es la energía interna en ese estado? 3.68 Es un principio, 100 g de R-134 llenan un dispositivo de cilindro- embolo con carga constante, a 68.5 kPa y -28.5 °C. A continuación se calienta el dispositivo hasta que su temperatura es 108. °C. Determine el cambio en el volumen del dispositivo como resultado del calentamiento.
3.90 calcule el volumen específico del vapor de refrigerante 134 a 9.4 MPa y 78.5 °C con base en a) la ecuación del gas ideal, b) la carta de compresibilidad generalizada y c) datos de tablas. También determine el error cometido en los dos primeros casos. 3.91 Determine el volumen especifico de nitrógeno gaseoso a 18.5 MPa y 158.5 K, con base en a) la ecuación del gas ideal y b) la carta de compresibilidad generalizada. Compare estos resultados con el vapor experimental de 0.002388 m^3 /kg, y determine el error que se comete en casa caso.
3.92 Calcule el volumen específico de vapor de agua sobrecalentado a 12 MPa y 458.5 °C, de acuerdo con a) la ecuación de gas ideal, b) la carta de compresibilidad generalizada, y c) las tablas de vapor. Determine el error que se comete en los dos primeros casos.
3.96E Se calienta vapor de agua saturado a 408.5 °F, a presión constante hasta que su volumen aumenta al doble. Calcule la temperatura final, usando la ecuación del gas ideal, la carta de compresibilidad y las tablas de vapor. 3.97 Se calienta metano, que estaba a 13.5 MPa y 308.5 K, a presión contante hasta que su volumen aumenta en 50 por ciento. Determine la temperatura final, usando la ecuación del gas ideal y factor de compresibilidad. ¿Cuál de estos dos resultados es el más exacto?
3.98 ¿Qué porcentaje de error se comete al considerar que el dióxido de carbono a 11.5 MPa y 18.5 °C es un gas ideal? 3.99 A un tubo entra dióxido de carbono gaseoso, a 11.5 MPa y 508.5 K, con un flujo de 2 kg/s. Ese CO2 se enfría a presión contante mientras pasa por el tubo, y su temperatura baja a 458.5 K a la salida. Determine el flujo volumétrico y la densidad del dióxido de carbono, en la entrada, y el flujo volumétrico a la salida del tubo, usando a) la ecuación del gas ideal y b) la carta de compresibilidad generalizada. También calcule c) el error cometido en el primer caso.
