El documento presenta 7 problemas de termodinámica que involucran procesos adiábaticos de estado y flujo estables en turbinas, bombas y compresores. Los problemas piden calcular la potencia o entrada de potencia de estos dispositivos dados los estados de entrada y salida del fluido que circula a través de ellos.

1. Termodinámica
Práctico 3 EFE
1. A través de una turbina (Figura 1) se expande vapor en un proceso adiabático de estado y
flujo estables. La velocidad de flujo másico del vapor es de 3 lbm/s. El estado de entrada del
vapor es de 500 psia y 1000ºF, mientras que el estado de salida es de 100 psia y 560ºF. Los
cambios de energía cinética y potencial son despreciables a través del dispositivo. Calcular la
salida de potencia (velocidad de trabajo realizado) para la turbina. (32ss677, p89-uri)
2. Por una bomba fluye agua (Figura 2) a una velocidad de 3 lbm/s de flujo másico. El estado del
agua a la entrada es 100 psia y 70ºF, mientras que el estado a la salida es 500 psia y 70ºF.
Durante el proceso ocurren cambios insignificantes de energía cinética y potencial, y el
proceso de estado y flujo estables es adiabático. Calcular la entrada de potencia requerida por
la bomba. (32ss677, p89-ure)
3. A través de un compresor (Figura 3) fluye refrigerante-22 en un proceso de estado y flujo
estables. El proceso es adiabático y en el compresor ocurren cambios insignificantes de
energía cinética y potencial. La velocidad de flujo másico del refrigerante es de 0,3 lbm/s. El
estado de entrada es 100 psia y 55ºF, y el estado de salida es 400 psia y 200ºF. Calcular la
entrada de potencia al compresor. (32ss677, p89-url)
Figura 1 Figura 2 Figura 3
4. Por un una tubería (Figura 4) de 25,4 mm de diámetro circula agua, en la entrada tiene una
presión de 70 kgf/cm2 y una T = 38,7ºC, dicha tubería recibe calor de tal forma que en la salida
se tiene vapor saturado seco a una P = 65 kgf/cm2. El vapor saturado seco que sale de la
tubería con un caudal de 5000 l/h alimenta a una turbina donde se expande hasta la presión
de 0,14 kgf/cm2 y una calidad de 90%, el diámetro de descarga de la turbina es igual al de la
tubería. Considerar adiabática la turbina. Calcular:
a) La potencia generada por la turbina
b) Determinar el flujo calórico consumido por la tubería
Figura 4
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2. 5. Una bomba (Figura 5) alimenta a una tobera con agua desde cierto depósito, el orifico de
salida de la tobera tiene 1 cm de diámetro, la velocidad de salida es de 600 m/min, la relación
área de entrada y salida de la tobera es de 20 a 1. La presión de salida es de 1,033 kgf/cm2, la
diferencia de altura es de 20 m. La presión ejercida sobre el depósito es la atmosférica. ¿Cuál
es la presión en la entrada de la tobera y cuánto vale la potencia de la bomba?
Figura 5
6. Un compresor (Figura 6) alimenta con vapor a una tobera, el cual entra con una velocidad baja
a una presión de 28,12 kgf/cm2 y T = 316ºC y sale a 17 kgf/cm2 con una velocidad de 470 m/s.
Su diámetro de salida es 11,88 mm. El vapor ingresa al compresor a una presión de 1,033
kgf/cm2 y T = 204ºC. La pérdida de calor del compresor es de 143,52 Kcal/kg. Determinar la
potencia requerida por el compresor. Considerar adiabática la tobera.
Figura 6
7. Se necesita vapor saturado seco para alimentar una turbina (Figura 7) y para conseguirlo se
hace pasar vapor recalentado a 32 kgf/cm 2 y 327ºC por un humidificador en el que se
pulveriza agua, la misma que entra a 42 kgf/cm 2 y 54ºC en la corriente de vapor. El caudal del
vapor recalentado es 900 kg/h. El vapor saturado seco que sale del humidificador a 26,83
kgf/cm2 ingresa a la turbina y se expande hasta la P=7,03 kgf/cm 2 y x=90%. Determinar la
potencia de la turbina, la cual se la puede considerar adiabática.
Figura 7
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