El documento analiza un problema de volúmenes de control que involucra vapor de agua que entra a una tobera a 800 kPa y 400°C y sale a 300°C y 200 kPa mientras pierde calor a una tasa de 25 kW. Se pide determinar la velocidad de salida y el flujo volumétrico de vapor a la salida.

1. ANÁLISIS DE MASA Y ENERGÍA
DE VOLÚMENES DE CONTROL
PROBLEMAS

3. • A una tobera entra vapor de agua a 800[kPa], 400[ºC] y 10[m/s], y
sale a 300[ºC] y 200[kPa] mientras pierde calor a una tasa de 25[kW].
El área de entrada es de 800[cm2].
Determine:
a) La velocidad de salida V2
b) Flujo volumétrico de vapor a la salida de la tobera

10. ASUMI

13. P1= 1000 kPa 7500.61683 mmHg
T1= 600 °C 873.15 K
R= 62.4
Area 1= 0.1 m2
Velocidad 1= 30 m/s
Aire: Frac Mol
Oxigeno= 32 g/mol 0.21
Nitrogeno= 28 g/mol 0.79
PM(aire)= 28.84 g/mol
Densidad Aire= 3.97025853 g/L
Caudal= A*V= 3 m3/s T h
Flujo masico (m)= 11910.7756 g/s 11.9107756 Kg/s 470 472.24 Pendiente= 1.025
T1= 873.15 K h1= 902.925675 480 482.49 Intercepto= -9.51
T2= 473.15 K h2= 475.46875 860 888.27 Pendiente= 1.1145
Velocidad 2= 10 m/s 880 910.56 Intercepto= -70.2
Trabajo(w)= 9855.65375 KJ/s

15. Problema: Salvador(2014, Página 93)
• Al compresor ingresan 2 m3/min de aire (z=1), a un bar, T=17°C y son comprimidos hasta
4 bar según la ley politrópica de: PV1.3=cte; considerando despreciables las variaciones de
las energías potencial y cinetica, R=0.287 KJ/(Kg*K) y una eficiencia mecánica en el rotor
de 0.8
Determine:
a) La potencia ideal utilizada por el compresor en Kw ( para un gas ideal)
b) El calor(Q) transferida del compresor, Kw.
c) La potencia efectiva del compresor, en Kw.
d) La potencia al eje del rotor, en Kw.
**) Se puede despreciar la variación de energía cinética y potencial.
***) Existe transferencia de calor del sistema hacia los alrededores.
𝑤𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 = − 𝑣 ∗ 𝑑𝑃 = 𝑛 ∗ 𝑚 ∗ 𝑅 ∗
𝑇2−𝑇1
1−𝑛
𝑤 𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎 = 𝑊 − 𝑄
𝑊𝑟𝑒𝑎𝑙 =
𝑊𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙
𝑛 𝑚𝑒𝑐𝑎𝑛𝑖𝑐𝑎

16. Problema: Salvador(2014, Página 92)
• A una turbina adiabática ingresa vapor saturado de agua a 15 bar en
un punto intermedio de la expansión se extrae un 8% de la masa a 3
bar con x=100% y el resto se expande hasta 0.4 bar y x=90%. Si la
potencia desarrollada por la turbina es de 1000 Kw, determine la
masa que ingresa a la turbina, kg/s.
• No existe perdida de calor.
• No existe variación de la energía cinética y potencial