Capítulo 15 - Soluciones Termodinámica Cengel & Boles 7ma edición - Chapter 15 - Solution Cengel Boles.

15-1C ¿Cómo afecta la presencia de N2 en el aire al resultado de un proceso de combustión? Get solution

15-2C ¿Cómo afecta la presencia de humedad en el aire al resultado de un proceso de combustión? Get solution

15-3C ¿Acaso se conserva intacto el número de átomos de cada elemento durante una reacción química? ¿Qué ocurre con el número total de moles? Get solution

15-4C ¿Qué es la relación aire-combustible? ¿Cómo se vincula con la relación combustible-aire? Get solution

15-5C ¿La relación aire-combustible que se expresa sobre base molar es idéntica a la relación aire-combustible expresada sobre la base de masa? Get solution

15-6C ¿Qué representa la temperatura del punto de rocío de los gases producto? ¿Cómo se determina esto? Get solution

15-7 Las cantidades de traza de azufre (S) en el carbón se queman en presencia de oxígeno diatómico (O2) para formar dióxido de azufre (SO2). Determine la masa mínima de oxígeno que se necesita en los reactivos y la masa de dióxido de azufre en los productos cuando se quema 1 kg de azufre. Get solution

15-8E El metano (CH4) se quema en presencia de oxígeno diatómico. Los productos de combustión consisten en vapor de agua y gas de dióxido de carbono. Determine la masa del vapor de agua generado al quemar 1 lbm de metano. Get solution

15-9C ¿Qué representa el 100 por ciento del aire teórico? Get solution

15-10C ¿La combustión completa y la teórica son idénticas? Si no, ¿en qué se distinguen? Get solution

15-11C Considere un combustible que se quema con a) 130 por ciento del aire teórico y b) 70 por ciento de exceso de aire. ¿En qué caso se quema el combustible con más aire? Get solution

15-12C ¿Cuáles son las causas de la combustión incompleta? Get solution

15-13C ¿Qué es más probable encontrar en los productos de una combustión incompleta de un combustible de hidrocarburos, CO u OH? ¿Por qué? Get solution

15-14 Se quema combustible de propano (C3H8) en presencia de aire. Suponiendo que la combustión es teórica —es decir, sólo están presentes en los productos nitrógeno (N2), vapor de agua (H2O) y dióxido de carbono (CO2)— determine a) la fracción másica de dióxido de carbono y b) las fracciones molar y másica del vapor de agua en los productos. Get solution

15-15 El mezclador de combustibles en un quemador de gas natural mezcla metano (CH4) con aire para formar una mezcla combustible a la salida. Determine los flujos másicos en las dos entradas que se necesitan para producir 0.5 kg/s de una mezcla ideal de combustión a la salida. Get solution

15-16 Se quema n-butano (C4H10) con la cantidad estequiométrica de oxígeno. Determine la fracción molar de dióxido de carbono y agua en los productos de combustión. También calcule el número de moles de dióxido de carbono en los productos por unidad de moles de combustible que se quema. Get solution

15-17 Se quema combustible de propano (C3H8) con la cantidad estequiométrica de aire. Determine la fracción másica de cada producto. Calcule también la masa de agua en los productos y la masa de aire necesaria por unidad de masa de combustible que se quema. Get solution

15-18 Se quema n-octano (C8H18) con la cantidad estequiométrica de aire. Calcule la fracción másica de cada producto y la masa de agua en el producto por unidad de masa de combustible quemado. También calcule la fracción másica de cada reactivo. Get solution

15-19 Se quema acetileno (C2H2) con 10 por ciento de exceso de oxígeno en un soplete de corte. Determine la fracción másica de cada uno de los productos. Calcule la masa de oxígeno que se usa por unidad de masa de acetileno que se quema. Get solution

15-20 Se quema combustible de n-butano (C4H10) con un exceso de aire de 100 por ciento. Determine la fracción molar de cada uno de los productos. También calcule la masa de dióxido de carbono en los productos por unidad de masa del combustible, y la relación aire-combustible. Get solution

15-21 Se quema n-octano (C8H18) con 50 por ciento de exceso de aire. Calcule la fracción másica de cada producto, y la masa de agua en el producto por unidad de masa de producto quemado. También calcule la fracción másica de cada reactivo. Get solution

15-22 Se quema alcohol etílico (C2H5OH) con 70 por ciento de exceso de aire. Calcule la fracción molar de los productos formados y los reactivos. También calcule la masa de agua y el oxígeno contenido en los productos por unidad de masa de combustible quemado. Get solution

15-23 Calcule la relación aire-combustible del problema 15-22. Get solution

15-24 Se quema gasolina (supuesta como C8H18), en un flujo estacionario, con aire en un motor de propulsión por reacción. Si la relación aire-combustible es de 18 kg aire/kg combustible, determine el porcentaje del aire teórico que se usa durante este proceso. Get solution

15-25E Se quema etileno (C2H4) con 175 por ciento del aire teórico durante un proceso de combustión. Suponiendo combustión completa y una presión total de 14.5 psia, determine a) la relación aire-combustible y b) la temperatura de punto de rocío de los productos. Get solution

15-26 Se quema propileno (C3H6) con 50 por ciento de exceso de aire durante un proceso de combustión. Suponiendo combustión completa y una presión total de 105 kPa, determine a) la relación aire-combustible y b) la temperatura a la que el vapor de agua en los productos comenzará a condensarse. Get solution

15-27 Se quema butano (C4H10) en 200 por ciento del aire teórico. En caso de combustión completa, ¿cuántos kmol de agua se deben rociar en la cámara de combustión por kmol de combustible si los productos de la combustión deben tener una temperatura de punto de rocío de 60 °C cuando la presión del producto es de 100 kPa? Get solution

15-28 Una mezcla combustible de 60 por ciento, a base másica, de metano (CH4) y 40 por ciento de etanol (C2H6O) se quema completamente con aire teórico. Si el flujo total del combustible es de 10 kg/s, determine el flujo necesario de aire. Get solution

15-29 Cierto gas natural tiene el siguiente análisis volumétrico: 65 por ciento de CH4, 8 por ciento de H2, 18 por ciento de N2, 3 por ciento de O2 y 6 por ciento de CO2. Este gas se quema ahora por completo con la cantidad estequiométrica de aire seco. ¿Cuál es la relación aire-combustible para este proceso de combustión? Get solution

15-30 Repita el problema 15-29 reemplazando el aire seco por aire húmedo que entra a la cámara de combustión a 25 °C, 1 atm y 85 por ciento de humedad relativa. Get solution

15-31 Un combustible gaseoso con un análisis volumétrico de 45 por ciento de CH4, 35 por ciento de H2 y 20 por ciento de N2 se quema por completo con 130 por ciento del aire teórico. Determine a) la relación aire-combustible y b) la fracción de vapor de agua que condensaría si los gases del producto se enfriaran a 25 °C a 1 atm. Get solution

15-32 Reconsidere el problema 15-31. Usando el software EES (u otro), estudie los efectos de variar los porcentajes de CH4, H2 y N2 que constituyen el combustible y la temperatura de los gases del producto en el rango de 5 a 150 °C. Get solution

15-33 Se quema carbono (C) con aire seco. El análisis volumétrico de los productos es de 10.06 por ciento de CO2, 0.42 por ciento de CO, 10.69 por ciento de O2 y 78.83 por ciento de N2. Determine a) la relación aire-combustible y b) el porcentaje del aire teórico usado. Get solution

15-34 Se quema metano (CH4) con aire seco. El análisis de los productos en base seca es de 5.20 por ciento de CO2, 0.33 por ciento de CO, 11.24 por ciento de O2 y 83.23 por ciento de N2. Determine a) la relación aire-combustible y b) el porcentaje usado del aire teórico. Get solution

15-35 Se quema n-octano (C8H18) con 100 por ciento de exceso de aire, y 15 por ciento del carbono en el combustible forma monóxido de carbono. Calcule las fracciones molares de los productos y la temperatura de punto de rocío del vapor de agua en los productos cuando éstos están a una presión de 1 atm. Get solution

15-36 Se quema alcohol metílico (CH3OH) con 100 por ciento de exceso de aire. Durante la combustión 60 por ciento del carbono en el combustible forma CO2 y 40 por ciento es convertido a CO. Escriba la ecuación balanceada de reacción y determine la relación aire-combustible. Get solution

15-37 Se quema alcohol etílico (C2H5OH) con la cantidad estequiométrica de aire. La combustión es incompleta: 10 por ciento (por volumen) del carbono del combustible forma monóxido de carbono, y 5 por ciento del hidrógeno forma OH. Calcule el peso molecular aparente de los productos. Get solution

15-38 Un carbón de Colorado que tiene un análisis elemental (por masa) de 79.61 por ciento de C, 4.66 por ciento de H2, 4.76 por ciento de O2, 1.83 por ciento de N2, 0.52 por ciento de S y 8.62 por ciento de ceniza (no combustibles) se quema con la cantidad estequiométrica de aire. Despreciando el constituyente de aire, calcule las fracciones másicas de los productos y la masa de aire que se necesita por unidad de masa de carbón que se quema. Get solution

15-39 Se quema un carbón de Illinois con análisis elemental (en masa) de 67.40 por ciento de C, 5.31 por ciento de H2, 15.11 por ciento de O2, 1.44 por ciento de N2, 2.36 por ciento de S y 8.38 por ciento de cenizas (no combustibles), con 40 por ciento de exceso de aire. Calcule la masa de aire necesaria por unidad de masa de carbón quemado, y el peso molecular aparente del gas producto, haciendo caso omiso del constituyente de ceniza. Get solution

15-40C ¿Qué es la entalpía de combustión? ¿Cómo se distingue de la entalpía de reacción? Get solution

15-41C ¿Qué es la entalpía de formación? ¿Cómo se distingue de la entalpía de combustión? Get solution

15-42C ¿Qué son los poderes caloríficos superior e inferior de un combustible? ¿En qué se distinguen? ¿Cómo se relaciona el poder calorífico de un combustible con la entalpía de combustión de ese combustible? Get solution

15-43C ¿Cuándo son idénticas la entalpía de formación y la entalpía de combustión? Get solution

15-44C ¿La entalpía de formación de una sustancia cambia con la temperatura? Get solution

15-45C La h°f del N2 está listada como cero. ¿Significa esto que el N2 no contiene energía química en el estado estándar de referencia? Get solution

15-46C ¿Cuál contiene más energía química, 1 kmol de H2 o 1 kmol de H2O? Get solution

15-47 Determine la entalpía de combustión del metano (CH4) a 25 °C y 1 atm, usando los datos de entalpía de formación de la tabla A-26. Suponga que el agua en los productos está en forma líquida. Compare su resultado con el valor listado en la tabla A-27. Get solution

15-48 Reconsidere el problema 15-47. Usando el software EES (u otro), estudie el efecto de la temperatura sobre la entalpía de combustión. Grafique la entalpía de combustión como función de la temperatura sobre el rango de 25 a 600 °C. Get solution

15-49 Se quema etano (C2H6) a presión atmosférica con la cantidad estequiométrica de aire como el oxidante. Determine el calor rechazado, en kJ/kmol combustible, cuando los productos y los reactivos están a 25 °C y el agua aparece en los productos como vapor. Get solution

15-50 ¿Cuál es la presión mínima de los productos del problema 15-49 que asegurará que el agua en los productos estará en forma de vapor? Get solution

15-51 Calcule el PCS y el PCI del propano líquido (C3H8). Compare sus resultados con los valores de la tabla A-27. Get solution

15-52 Calcule el PCS y el PCI del combustible n-octano gaseoso (C8H18). Compare sus resultados con los valores de la tabla A-27. Get solution

15-53 Calcule los valores caloríficos alto y bajo de un carbón de Illinois que tiene un análisis elemental (por masa) de 67.40 por ciento de C, 5.31 por ciento de H2, 15.11 por ciento de O2, 1.44 por ciento de N2, 2.36 por ciento de S y 8.38 por ciento de ceniza (no combustibles). La entalpía de formación del SO2 es –297 100 kJ/kmol. Get solution

15-54C Deduzca una relación de balance de energía para un sistema reactivo cerrado que sufre un proceso de expansión o compresión de cuasiequilibrio a presión constante. Get solution

15-55C Considere un proceso de combustión completa durante el cual tanto los reactivos como los productos se mantienen en el mismo estado. La combustión se lleva a cabo con a) 100 por ciento del aire teórico, b) 200 por ciento del aire teórico y c) la cantidad químicamente correcta de oxígeno puro. ¿Para cuál caso será máxima la cantidad de transferencia de calor? Explique. Get solution

15-56C Considere un proceso de combustión completa durante el cual los reactivos entran a la cámara de combustión a 20 °C y los productos salen a 700 °C. La combustión se lleva a cabo con a) 100 por ciento del aire teórico, b) 200 por ciento del aire teórico y c) la cantidad químicamente correcta de oxígeno puro. ¿Para cuál caso será mínima la cantidad de transferencia de calor? Explique. Get solution

15-57 Se quema combustible de propano (C3H8) con una relación aire-combustible de 25 en un horno de calentamiento a presión atmosférica. Determine la transferencia térmica por kilogramo de combustible quemado cuando la temperatura de los productos es tal que el agua líquida apenas comienza a formarse en los productos. Get solution

15-58 Se quema gas de n-octano (C8H18) con 100 por ciento de exceso de aire en un quemador de presión constante. El aire y el combustible entran estacionariamente a este quemador en condiciones estándar y los productos de la combustión salen a 257 °C. Calcule la transferencia térmica, en kJ/kg combustible, durante esta combustión. Get solution

15-59 Se mezcla combustible de propano (C3H8) a 25 °C uniformemente con 50 por ciento de exceso de aire a 500 °C, en una cámara de combustión a presión atmosférica. Los productos de combustión salen a 1 500 °C, y el flujo volumétrico del aire es de 1 m3/s. Determine la razón de transferencia de calor en la cámara de combustión. Get solution

15-60 Se quema metano (CH4) por completo con la cantidad estequiométrica de aire durante un proceso de combustión de flujo estacionario. Si tanto los reactivos como los productos se mantienen a 25 °C y 1 atm y el agua en los productos existe en forma líquida, determine la transferencia térmica de la cámara de combustión durante este proceso. ¿Cuál sería su respuesta si la combustión se llevara a cabo con 100 por ciento de exceso de aire? Get solution

15-61E Se quema combustible diesel (C12H26) a 77 °F en una cámara de combustión de flujo estacionario con 20 por ciento de exceso de aire que también entra a 77 °F. Los productos salen de la cámara de combustión a 800 R. Suponiendo que la combustión es completa, determine el flujo másico de combustible diesel para suministrar calor a razón de 1.800 Btu/s. Get solution

15-62 Un carbón de Texas que tiene un análisis final (en masa) de 39.25 por ciento de C, 6.93 por ciento de H2, 41.11 por ciento de O2, 0.72 por ciento de N2, 0.79 por ciento de S y 11.20 por ciento de cenizas (no combustibles) se quema estacionariamente con 40 por ciento de exceso de aire en una caldera de una planta termoeléctrica. El carbón y el aire entran a esta caldera en condiciones estándar y los productos de combustión en la chimenea están a 127 °C. Calcule la transferencia de calor, en kJ/kg combustible, en esta caldera. Incluya el efecto del azufre en el análisis de energía observando que el dióxido de azufre tiene una entalpía de formación de 297,100 kJ/kmol y un calor específico promedio a presión constante de cp 41.7 kJ/kmol · K. Get solution

15-63 Gas octano (C8H18) que entra a 25 °C se quema estacionariamente con 80 por ciento de exceso de aire a 25 °C, 1 atm y 40 por ciento de humedad relativa. Suponiendo que la combustión es completa y los productos salen de la cámara de combustión a 1 000 K, determine la transferencia de calor para este proceso por unidad de masa de octano. Get solution

15-64 Reconsidere el problema 15-63. Usando el software EES (u otro), investigue el efecto de la cantidad de exceso de aire sobre la transferencia de calor del proceso de combustión. Haga variar el exceso de aire de 0 a 200 por ciento. Grafique la transferencia de calor contra el exceso de aire y explique los resultados. Get solution

15-65 Se quema propano (C3H8) gaseoso en un proceso de flujo estacionario a presión constante a 100 kPa, con 200 por ciento aire teórico. Durante el proceso de combustión, 90 por ciento del carbono en el combustible se convierte en CO2, y 10 por ciento se convierte en CO. Determine a) la ecuación de combustión balanceada, b) la temperatura de punto de rocío del producto, en °C y c) la transferencia de calor de la cámara de combustible en kJ, después de que 100 kmol de combustible se queman cuando los reactivos entran a la cámara de combustión a 25 °C y los productos se enfrían a 25 °C. Get solution

15-66 Una mezcla gaseosa combustible, que es 40 por ciento de propano (C3H8) y 60 por ciento de metano (CH4) por volumen, se mezcla con la cantidad teórica de aire seco, y se quema en un proceso de flujo uniforme y presión constante, a 100 kPa. Tanto el combustible como el aire entran a la cámara de combustión a 298 K, y sufren un proceso completo de combustión. Los productos salen de la cámara de combustión a 398 K. Determine a) la ecuación de combustión balanceada, b) la cantidad de vapor de agua condensada de los productos, y c) el flujo necesario de aire en kg/h cuando el proceso de combustión produce una salida de transferencia térmica de 97 000 kJ/h. Get solution

15-67 El combustible gaseoso E10 es 10 por ciento de etanol (C2H6O) y 90 por ciento de octano (C8H18), sobre la base de kmoles. Este combustible se quema con 110 por ciento de aire teórico. Durante el proceso de combustión, 90 por ciento del carbono en el combustible se convierte a CO2, y 10 por ciento se convierte en CO. Determine a) la ecuación de combustión balanceada, b) la temperatura de punto de rocío de los productos, en °C para una presión de productos de 100 kPa, c) la transferencia de calor para el proceso en kJ después de que se han quemado 2.5 kg de combustible y los reactivos y los productos están a 25 °C mientras el agua en los productos continúa como gas, y d) la humedad relativa del aire atmosférico para el caso en que el aire está a 25 °C y 100 kPa, y se encuentra que los productos contienen 9.57 kmol de vapor de agua por kmol de combustible quemado. Get solution

15-68 Un recipiente de volumen constante contiene una mezcla de 120 g de gas metano (CH4) y 600 g de O2 a 25 °C y 200 kPa. El contenido del recipiente se enciende ahora y el gas se quema por completo. Si la temperatura final es de 1.200 K, determine a) la presión final en el recipiente y b) la transferencia de calor durante este proceso. Get solution

15-69 Reconsidere el problema 15-68. Usando el software EES (u otro), investigue el efecto de la temperatura final sobre la presión final y la transferencia de calor para el proceso de combustión. Haga variar la temperatura final de 500 a 1.500 K. Grafique la presión final y la transferencia de calor contra la temperatura final y explique los resultados. Get solution

15-70E Una lbmol de metano (CH4) sufre combustión completa con la cantidad estequiométrica de aire en un contenedor rígido. Inicialmente, el aire y el metano están a 14.4 psia y 77 °F. Los productos de combustión están a 1 600 °F. ¿Cuánto calor se rechaza de contenedor, en Btu/lbmol combustible? Get solution

15-71 Un recipiente de volumen constante contiene una mezcla de 1 kmol de benceno (C6H6) gaseoso y 30 por ciento de exceso de aire a 25 °C y 1 atm. Ahora se enciende el contenido del recipiente y todo el hidrógeno del combustible se quema a H2O pero sólo 92 por ciento del carbono se quema a CO2, mientras que 8 por ciento restante forma CO. Si la temperatura final en el recipiente es de 1.000 K, determine la transferencia de calor de la cámara de combustión durante este proceso. Get solution

15-72E Un recipiente de volumen constante contiene una mezcla de 1 lbmol de benceno (C6H6) y 60 por ciento de exceso de aire a 77 °F y 1 atm. Ahora se enciende el contenido del recipiente y todo el hidrógeno del combustible se quema a H2O, pero sólo 92 por ciento del carbono se quema a CO2, mientras 8 por ciento restante forma CO. Si la temperatura final del recipiente es de 2 100 R, determine la transferencia de calor durante este proceso. Get solution

15-73 Para suministrar aire calentado a una casa, un horno de gas de alta eficiencia quema propano gaseoso (C3H8) con una eficiencia de combustión de 96 por ciento. Tanto el combustible como 140 por ciento del aire teórico entran a la cámara de combustión a 25 °C y 100 kPa, y la combustión es completa. Como éste es un horno de alta eficiencia, los productos de combustión se enfrían a 25 °C y 100 kPa antes de salir del horno. Para mantener la casa a la temperatura deseada, se necesita una tasa de transferencia de calor de 31,650 kJ/h del horno. Determine el volumen de agua condensada de los gases de combustión por día. Get solution

15-74 El producto efectivo de masa por calor específico (mcv) de un calorímetro de bomba de volumen constante es de 100 kJ/K. Se prueba en el calorímetro paja de trigo, que se está considerando como combustible alternativo. Diez gramos de esta paja se colocan en el calorímetro. Después de cargar el calorímetro con oxígeno y quemar la paja, se encuentra que la temperatura del calorímetro ha aumentado en 1.8 °C. Determine el poder calorífico de esta paja. ¿Cómo se compara éste con el poder calorífico superior del combustible de propano? Get solution

15-75C Un combustible se quema por completo, primero con la cantidad estequiométrica de aire y luego con la cantidad estequiométrica de oxígeno puro. ¿Para cuál caso será más alta la temperatura de flama adiabática? Get solution

15-76C Un combustible a 25 °C se quema en una cámara de combustión bien aislada de flujo estacionario con aire que también está a 25 °C. ¿En qué condiciones será máxima la temperatura de flama adiabática? Get solution

15-77 Hidrógeno (H2) a 27 °C se quema con 50 por ciento de exceso de aire que también está a 27 °C durante un proceso de combustión adiabática de flujo estacionario. Suponiendo combustión completa, determine la temperatura de salida de los gases de combustión. Get solution

15-78 Reconsidere el problema 15-77. Usando el software EES (u otro), modifique este problema para incluir los combustibles butano, etano, metano y propano, así como H2, para incluir los efectos de las temperaturas de entrada del aire y del combustible, y el porcentaje del aire teórico que se suministra. Seleccione un rango de parámetros de entrada y explique los resultados de sus decisiones. Get solution

15-79 Estime la temperatura adiabática de llama de un soplete de corte de acetileno (C2H2), en °C, que usa una cantidad estequiométrica de oxígeno puro. Get solution

15-80 Compare la temperatura adiabática de la llama del combustible de propano (C3H8) cuando se quema con la cantidad estequiométrica de aire y cuando se quema con 50 por ciento de exceso de aire. Los reactivos están a 25 °C y 1 atm. Get solution

15-81 Octano líquido (C8H18) se quema en el quemador adiabático de presión constante de un motor de avión con 40 por ciento de exceso de aire. El aire entra al quemador a 600 kPa y 307 °C, y el combustible se inyecta al quemador a 25 °C. Estime la temperatura de salida de los gases de combustión. Get solution

15-82 Un carbón de Pensilvania, que tiene un análisis másico elemental de 84.36 por ciento de C, 1.89 por ciento de H2, 4.40 por ciento de O2, 0.63 por ciento de N2, 0.89 por ciento de S y 7.83 por ciento de cenizas (no combustibles), se quema en una caldera industrial con 100 por ciento de exceso de aire. Esta combustión es incompleta, con 3 por ciento por volumen del carbono presente en los productos formando monóxido de carbono. ¿Cuál es el impacto de la combustión incompleta sobre la temperatura adiabática de llama en °C, en comparación con el caso de combustión completa? Desprecie el efecto del azufre en el balance de energía. Get solution

15-83 Un recipiente adiabático de volumen constante contiene una mezcla de 1 kmol de gas hidrógeno (H2) y la cantidad estequiométrica de aire a 25 °C y 1 atm. El contenido del recipiente se enciende ahora. Suponiendo combustión completa, determine la temperatura final en el recipiente. Get solution

15-84 Se quema metano (CH4) con 300 por ciento de exceso de aire en un contenedor adiabático de volumen constante. Inicialmente, el aire y el metano están a 1 atm y 25 °C. Suponiendo combustión completa, determine la presión y la temperatura finales de los productos de combustión. Get solution

15-85C Exprese el principio de incremento de entropía para sistemas químicos reactivos. Get solution

15-86C ¿Cómo se determinan los valores absolutos de entropía de los gases ideales a presiones diferentes de una atmósfera? Get solution

15-87C ¿Qué representa la función de Gibbs gof de formación de un compuesto? Get solution

15-88 2 kmol de H2 a 25 °C y 1 atm se quema estacionariamente con 1 kmol de O2 en el mismo estado. El H2O que se forma durante el proceso se eleva luego a 25 °C y 1 atm, las condiciones del entorno. Suponiendo que la combustión es completa, determine el trabajo reversible y la destrucción de exergía para este proceso. Get solution

15-89 Etileno (C2H4) gaseoso entra a una cámara de combustión adiabática a 25 °C y 1 atm, y se quema con 20 por ciento de exceso de aire que entra a 25 °C y 1 atm. La combustión es completa, y los productos salen de la cámara de combustión a la presión de 1 atm. Suponiendo T0 =25 °C, determine a) la temperatura de los productos, b) la generación de entropía y c) la destrucción de exergía. Get solution

15-90 Octano líquido (C8H18) entra a una cámara de combustión de flujo estacionario a 25 °C y 1 atm a razón de 0.25 kg/min. Se quema con 50 por ciento de exceso de aire que también entra a 25 °C y 1 atm. Los productos se dejan enfriar a 25 °C. Suponiendo combustión completa y que todo el H2O en los productos está en forma líquida, determine a) la tasa de transferencia de calor de la cámara de combustión, b) la tasa de generación de entropía y c) la tasa de destrucción de exergía. Suponga que T0 = 298 K y que los productos salen de la cámara de combustión a una presión de 1 atm. Get solution

15-91E Benceno gaseoso (C6H6) a 1 atm y 77 °F se quema durante un proceso de combustión de flujo estacionario con 90 por ciento del aire teórico que entra a la cámara de combustión a 77 °F y 1 atm. Todo el hidrógeno en el combustible se quema a H2O, pero parte del carbono se quema a CO. Se pierde calor al entorno a 77 °F, y los productos salen de la cámara de combustión a 1 atm y 1.900 R. Determine a) la transferencia de calor de la cámara de combustión y b) la destrucción de exergía. Get solution

15-92 Entra propano líquido (C3H8) a una cámara de combustión de flujo estacionario a 25 °C y 1 atm a razón de 0.4 kg/min y se mezcla y quema con 150 por ciento de exceso de aire que entra a la cámara de combustión a 12 °C. Si los productos de combustión salen a 1.200 K y 1 atm, determine a) el flujo másico de aire, b) la tasa de transferencia de calor de la cámara de combustión y c) la tasa de generación de entropía durante este proceso. Suponga T0 25 °C. Get solution

15-93 Reconsidere el problema 15-92. Usando el software EES (u otro), estudie el efecto de variar la temperatura del entorno de 0 a 38 °C sobre la tasa de destrucción de exergía, y grafíquela como función de la temperatura del entorno. Get solution

15-94 Se quema n-octano (C8H18) en un quemador de presión constante de un motor de avión con 70 por ciento de exceso de aire. El aire entra a este quemador a 600 kPa y 327 °C, el combustible líquido se inyecta a 25 °C, y los productos de combustión salen a 600 kPa y 1.227 °C. Determine la generación de entropía y la destrucción de exergía por unidad de masa de combustible durante este proceso de combustión. Tome T0 25 °C. Get solution

15-95 Un motor de automóvil usa alcohol metílico (CH3OH) como combustible, con 200 por ciento de exceso de aire. El aire entra a este motor a 1 atm y 25 °C. Se mezcla combustible líquido a 25 °C con este combustible antes de la combustión. Los productos de escape salen del sistema de escape a 1 atm y 77 °C. ¿Cuál es la cantidad máxima de trabajo en kJ/kg de combustible que puede producir este motor? Considere T0 = 25 °C. Get solution

15-96 Una muestra de 1 g de cierto combustible se quema en un calorímetro de bomba que contiene 2 kg de agua en presencia de 100 g de aire en la cámara de reacción. Si la temperatura del agua se eleva en 2.5 °C cuando se establece el equilibrio, determine el poder calorífico del combustible, en kJ/kg. Get solution

15-97E Se quema hidrógeno con 100 por ciento de exceso de aire que entra a la cámara de combustión a 90 °F, 14.5 psia y 60 por ciento de humedad relativa. Suponiendo combustión completa, determine a) la relación aire-combustible y b) el flujo volumétrico de aire necesario para quemar el hidrógeno a razón de 25 lbm/h. Get solution

15-98 Un combustible gaseoso con 65 por ciento de CH4, 25 por ciento de N2 y 10 por ciento de O2 (en base molar) se quema con aire seco que entra a la cámara de combustión a 25 °C y 100 kPa. El análisis volumétrico de los productos en base seca es 3.36 por ciento de CO2, 0.09 por ciento de CO, 14.91 por ciento de O2 y 81.64 por ciento de N2. Determine a) la relación aire-combustible, b) el porcentaje de aire teórico usado y c) el flujo volumétrico de aire usado para quemar el combustible a razón de 3.5 kg/min. Get solution

15-99E Se quema combustible de propano (C3H8) con la cantidad estequiométrica de aire en un calentador de agua. Los productos de la combustión están a una presión de 1 atm y 120 °F. ¿Qué fracción del vapor de agua en los productos es vapor? Get solution

15-100 Se quema un carbón de Utah que tiene un análisis elemental másico de 61.40 por ciento de C, 5.79 por ciento de H2, 25.31 por ciento de O2, 1.09 por ciento de N2, 1.41 por ciento de S, 5.00 por ciento de cenizas (no combustibles), con 25 por ciento de exceso de aire en una caldera industrial. Suponiendo combustión completa y que la presión en la chimenea de la caldera es de 1 atm, calcule la temperatura mínima en °C de los productos de combustión antes de que se comience a formar agua líquida en la chimenea de humo. Get solution

15-101 Se quema combustible de metano (CH4) con 50 por ciento de exceso de aire en un horno para calefacción de espacios. La presión en la chimenea es de 1 atm. Suponiendo combustión completa, determine la temperatura de los productos de combustión a la que comenzará a formarse agua líquida en la chimenea. Get solution

15-102 Una mezcla de 40 por ciento en volumen de metano (CH4) y 60 por ciento en volumen de propano (C3H8) se quema por completo con aire teórico y sale de la cámara de combustión a 100 °C. Los productos tienen una presión de 100 kPa y se enfrían a presión constante a 39 °C. Trace el diagrama T-s para el vapor de agua que no se condensa, si hay alguno. ¿Cuánta del agua formada durante el proceso de combustión se condensará, en kmol H2O/kmol combustible? Get solution

15-103 Una mezcla gaseosa combustible de 60 por ciento de propano (C3H8) y 40 por ciento de butano (C4H10), sobre base volumétrica, se quema en aire de tal manera que la relación aire-combustible es de 25 kg aire/kg combustible cuando el proceso es de combustión completa. Determine a) los moles de nitrógeno en el suministro de aire al proceso de combustión, en kmol/kmol combustible, b) los moles de agua que se forman en el proceso de combustión, en kmol/kmol combustible y c) los moles de oxígeno en los gases productos en kmol combustible. Get solution

15-104 Se quema completamente gas etano (C2H6) con aire en un proceso de flujo estacionario y presión constante a 100 kPa, de acuerdo con la ecuación de reacción química 2CO2 3 H2O 1.288 O2 18 N2 C2H6 4.788 (O2 3.76 N2 ) 􀀳 a) Encuentre la temperatura de punto de rocío de los gases producto en °C. b) Si la temperatura del producto es de 100°C, ¿cuál es el volumen específico del oxígeno en los gases producto, en m3/kg? c) Determine el valor calórico más bajo del gas etano a 298 K, en kJ/kmol. d) Determine la masa molar producto del gas producto, en kg/kmol. e) Determine el calor específico molar promedio del gas producto a presión constante, en kJ/kmol · K. f) Determine la relación aire-combustible. g) Si el flujo molar de combustible es de 0.1 kmol/min, calcule el flujo másico de agua en los gases producto en kg/min. Get solution

15-105 Se suministra gas CO a una cámara de combustión de flujo estacionario a 37 °C y 110 kPa a razón de 0.4 m3/ min, y aire a 25 °C y 110 kPa a razón de 1.5 kg/min. Los productos de combustión salen de la cámara de combustión a 900 K. Suponiendo que la combustión es completa, determine la tasa de transferencia de calor de la cámara de combustión. Get solution

15-106 Se quema gas de etanol (C2H6O) con 110 por ciento de aire teórico. Durante el proceso de combustión, 90 por ciento del carbono en el combustible se convierte a CO2, y 10 por ciento se convierte a CO. Determine a) los kmoles teóricos de O2 necesarios para la combustión completa de 1 kmol de etanol, b) la ecuación balanceada de combustión para el proceso de combustión incompleta y c) la tasa de transferencia de calor del proceso de combustión, en kW, cuando se queman 3.5 kg/h de combustible, cuando los reactivos y los productos están a 25 °C, permaneciendo como gas el agua en los productos. Get solution

15-107 Entra gas propano (C3H8) a una cámara de combustión de flujo estacionario a 1 atm y 25 °C y se quema con aire que entra a la cámara de combustión en el mismo estado. Determine la temperatura de flama adiabática para a) combustión completa con 100 por ciento del aire teórico, b) combustión completa con 200 por ciento del aire teórico y c) combustión incompleta (algo de CO en los productos) con 95 por ciento del aire teórico. Get solution

15-108 Determine la temperatura más alta posible que se puede obtener cuando se quema estacionariamente gasolina líquida (supuesta como C8H18) a 25 °C con el aire a 25 °C y 1 atm. ¿Cuál sería su respuesta si se usara oxígeno puro a 25 °C en vez de aire para quemar el combustible? Get solution

15-109 La combustión de un combustible usualmente da por resultado un aumento de presión cuando el volumen se mantiene constante, o un aumento de volumen si la presión se mantiene constante, debido al aumento en el número de moles y en la temperatura. El aumento de presión o de volumen será máximo cuando la combustión sea completa y cuando ocurra adiabáticamente con la cantidad teórica de aire. Considere la combustión de vapor de alcohol metílico (CH3OH(g)) con la cantidad estequiométrica de aire en una cámara de combustión de 1.5 L. Inicialmente, la mezcla está a 25 °C y 101 kPa. Determine a) la presión máxima que puede ocurrir en la cámara de combustión si la combustión tiene lugar a volumen constante y b) el volumen máximo de la cámara de combustión si la combustión ocurre a presión constante. Get solution

15-110 Reconsidere el problema 15-109. Usando el software EES (u otro), investigue el efecto del volumen inicial de la cámara de combustión en el rango de 0.1 a 2.0 litros sobre los resultados. Grafique la presión máxima de la cámara para combustión a volumen constante o el volumen máximo de la cámara para combustión a presión constante como funciones del volumen inicial. Get solution

15-111 Repita el problema 15-109 usando metano (CH4(g)) como combustible en vez de alcohol metílico. Get solution

15-112 Se quema n-octano (C8H18) con 100 por ciento de exceso de aire; 10 por ciento del carbono forma monóxido de carbono. Determine el trabajo máximo que se puede producir, en kJ/kg de combustible, cuando el aire, el combustible y los productos están todos a 25 °C y 1 atm. Get solution

15-113E Se quema metano (CH4) con la cantidad estequiométrica de aire. Determine el trabajo máximo que se puede producir, en Btu/lbm de combustible, cuando el aire, el combustible y los productos están a 77 °F y 1 atm. Get solution

15-114E ¿Cuánto es el trabajo máximo del problema 15-113E que cambia cuando se usa 100 por ciento de exceso de aire para la combustión? Get solution

15-115 Una caldera de vapor de agua calienta agua líquida de 200 °C a vapor sobrecalentado a 4 MPa y 400 °C. Se quema combustible de metano a presión atmosférica con 50 por ciento de exceso de aire. El combustible y el aire entran a la caldera a 25 °C, y los productos de combustión salen a 227 °C. Calcule a) la cantidad de vapor que se genera por unidad de masa de combustible que se quema, b) el cambio en la exergía para el flujo de combustible, en kJ/kg combustible, c) el cambio en exergía para el flujo de vapor de agua, en kJ/kg vapor de agua y d) el potencial de trabajo que se pierde, en kJ/kg combustible. Tome T0 =25 °C. Get solution

15-116 Repita el problema 15-115 usando un carbón de Utah que tiene un análisis final (por masa) de 61.40 por ciento de C, 5.79 por ciento de H2, 25.31 por ciento de O2, 1.09 por ciento de N2, 1.41 por ciento de S y 5.00 por ciento de cenizas (no combustibles). Desprecie el efecto del azufre en los balances de energía y entropía. Get solution

15-117 Desarrolle una expresión para el valor superior de valor calórico de un alcano gaseoso CnH2n+2, en términos de n. Get solution

15-118 El horno de una planta de generación eléctrica dada se puede considerar que consiste en dos cámaras: una cámara de combustión adiabática donde el combustible se quema por completo y adiabáticamente, y un intercambiador de calor donde el calor se transfiere isotérmicamente a una máquina térmica de Carnot. Los gases de combustión en el intercambiador de calor se mezclan bien, de modo que el intercambiador de calor está a una temperatura uniforme en todo momento que es igual a la temperatura de salida de los gases producidos, Tp. La producción de trabajo por la máquina térmica de Carnot se puede expresar como donde Q es la magnitud de la transferencia de calor a la máquina térmica y T0 es la temperatura del entorno. La producción de trabajo por la máquina de Carnot será cero ya sea cuando Tp = Tfa (lo cual significa que los gases de combustión entrarán al intercambiador de calor y saldrán de él a la temperatura de flama adiabática Tfa y por lo tanto Q = 0) o cuando Tp = T0 (lo cual significa que la temperatura de los gases de combustión en el intercambiador de calor será T0 y por lo tanto hC = 0), y alcanzará un máximo en algún punto intermedio. Tratando los gases de combustión como gases ideales con calores específicos constantes y suponiendo que no hay cambio en su composición en el intercambiador de calor, demuestre que la producción de trabajo de la máquina térmica de Carnot será máxima cuando También demuestre que la producción máxima de la máquina de Carnot en este caso es donde C es una constante cuyo valor depende de la composición de los gases de combustión y sus calores específicos. Get solution

15-119 El horno de una planta de generación eléctrica dada se puede considerar que consiste en dos cámaras: una cámara de combustión adiabática donde el combustible se quema por completo y adiabáticamente, y un intercambiador de calor a contracorriente donde el calor se transfiere a una máquina térmica reversible. El flujo másico del fluido de trabajo de la máquina térmica es tal que el fluido de trabajo se calienta de T0 (la temperatura del entorno) a Tfa (la temperatura de flama adiabática) mientras los gases de combustión se enfrían de Tfa a T0. Tratando los gases de combustión como gases ideales con calores específicos constantes y suponiendo que no hay cambio en su composición en el intercambiador de calor, demuestre que la producción de trabajo de esta máquina térmica reversible es donde C es una constante cuyo valor depende de la composición de los gases de combustión y sus calores específicos. También demuestre que la temperatura efectiva de flama Te de este horno es Es decir, la producción de trabajo de la máquina térmica reversible sería la misma si el horno antes mencionado se considerara un horno isotérmico a una temperatura constante Te. Get solution

15-120 Considere la combustión de un combustible de hidrocarburo CnHm, con exceso sobre el aire teórico y combustión incompleta de acuerdo con la reacción química como sigue: D C O2 E C O F H2O G O2 J N2 CnHm 􀀁1 B􀀂Ateó 􀀁O2 3.76 N2 􀀂 􀀳 donde Ateó es el O2 teórico necesario para este combustible, y B es la cantidad de exceso de aire, en forma decimal. Si a es la fracción de carbono en el combustible que se convierte a dióxido de carbono y b es la fracción restante que se convierte a monóxido de carbono, determine los coeficientes Ateó, D, E, F, G y J para una cantidad fija B de exceso de aire. Escriba los coeficientes D, E, F, G y J como funciones de n, m, a, b, B y Ateó en las formas correctas más simples. Get solution

15-121 Considere la combustión de un alcohol, CnHmOx con exceso sobre el aire teórico y combustión incompleta de acuerdo con la reacción química como sigue: D C O2 E C O F H2O G O2 J N2 CnHmOx 􀀁1 B􀀂Ateó 􀀁O2 3.76 N2 􀀂 􀀳 Donde Ateó es el oxígeno teórico necesario para este combustible y B es la cantidad excesiva de aire en forma decimal. Si a es la fracción de carbono en el combustible que se convierte en dióxido de carbono y b es la fracción restante que se convierte a monóxido de carbono, determine los coeficientes Ateó, D, E, F, G y J para una cantidad fija B de exceso de aire. Escriba los coeficientes D, E, F, G y J como funciones de n, m, x, a, b, B y Ateó en las formas correctas más simples. Get solution

15-122 Considere la combustión de una mezcla de un alcohol, CnHmOx, y un combustible de hidrocarburo, CwHz, con exceso de aire teórico, y combustión incompleta de acuerdo con la reacción química como sigue: D C O2 E C O F H2O G O2 J N2 donde y1 y y2 son las fracciones molares de la mezcla combustible, Ateó es el O2 teórico necesario para este combustible y B es la cantidad de exceso de aire, en forma decimal. Si a es la fracción de carbono en el combustible que se convierte en dióxido de carbono y b es la cantidad restante que se convierte en monóxido de carbono, determine los coeficientes Ateó, D, E, F, G y J para una cantidad B de exceso de aire. Escriba los coeficientes D, E, F, G y J como funciones de y1, y2, n, m, x, w, z, a, b, B y Ateó en las formas correctas más simples. Get solution

15-123 Usando el software EES (u otro), determine el efecto de la cantidad de aire en la temperatura de flama adiabática de octano líquido (C8H18). Suponga que tanto el aire como el octano están inicialmente a 25 °C. Determine la temperatura de flama adiabática para 75, 90, 100, 120, 150, 200, 300, 500 y 800 por ciento del aire teórico. Suponga que el hidrógeno en el combustible se quema a H2O y el carbón a CO2, salvo cuando hay una deficiencia de aire. En este último caso, suponga que parte del carbono forma CO. Grafique la temperatura de flama adiabática contra el porcentaje del aire teórico y explique los resultados. Get solution

15-124 Usando el software EES (u otro), escriba un programa general para determinar la temperatura de flama adiabática durante la combustión completa de combustible de hidrocarburos (CnHm) que entran a 25 °C a una cámara de combustión de flujo estacionario, cuando se especifican el porcentaje de exceso de aire y su temperatura. Como caso muestra, determine la temperatura de flama adiabática de propano líquido (C3H8) cuando se quema estacionariamente con 120 por ciento de exceso de aire a 25 °C. Get solution

15-125 Usando el software EES (u otro), determine el porcentaje mínimo de exceso de aire que se necesita usar para los combustibles CH4(g), C2H2(g), CH3OH (g), C3H8(g), C8H18(l) si la temperatura de flama adiabática no debe exceder 1.500 K. Suponga que tanto el combustible como el aire entran a la cámara de combustión de flujo estacionario a 25 °C. Get solution

15-126 Usando el software EES (u otro), repita el problema 15-125 para temperatura de flama adiabática de a) 1.200 K, b) 1.750 K y c) 2.000 K. Get solution

15-127 Usando software EES (u otro), determine la temperatura de flama adiabática del CH4(g) cuando tanto el combustible como el aire entran a la cámara de combustión a 25 °C para los casos de 0, 20, 40, 60, 80, 100, 200, 500 y 1.000 por ciento de exceso de aire. Get solution

15-128 Usando el software EES (u otro), determine el combustible, entre CH4(g), C2H2(g), C2H6(g), C3H8(g), C8H18(l), que da la temperatura máxima cuando se quema completamente en una cámara adiabática de volumen constante con la cantidad teórica de aire. Suponga que los reactivos están en el estado estándar de referencia. Problemas para el examen de fundamentos de ingeniería Get solution

15-129 Se quema un combustible con 70 por ciento del aire teórico. Esto es equivalente a a) 30 por ciento de exceso de aire b) 70 por ciento de exceso de aire c) 30 por ciento de deficiencia de aire d) 70 por ciento de deficiencia de aire e) cantidad estequiométrica de aire Get solution

15-130 Se quema propano (C3H18) con 150 por ciento del aire teórico. La relación másica aire-combustible para este proceso de combustión es a) 5.3 b) 10.5 c) 15.7 d) 23.4 e) 39.3 Get solution

15-131 Un kilomol de metano (CH4) se quema con una cantidad desconocida de aire durante un proceso de combustión. Si la combustión es completa y hay 1 kmol de O2 libre en los productos, la relación másica aire-combustible es a) 34.6 b) 25.7 c) 17.2 d) 14.3 e) 11.9 Get solution

15-132 Se quema estacionariamente un combustible en una cámara de combustión. La temperatura de combustión será máxima salvo cuando a) el combustible se precalienta. b) el combustible se quema con deficiencia de aire. c) el aire es seco. d) la cámara de combustión está bien aislada. e) la combustión es completa. Get solution

15-133 Una mezcla equimolar de dióxido de carbono y vapor de agua a 1 atm y 60 °C entra a una sección de deshumidificación donde todo el vapor de agua se condensa y se quita de la mezcla, y el dióxido de carbono sale a 1 atm y 60 °C. El cambio de entropía del dióxido de carbono en la sección de deshumidificación es a) 2.8 kJ/kg · K b) 0.13 kJ/kg · K c) 0 d) 0.13 kJ/kg · K e) 2.8 kJ/kg · K Get solution

15-134 Se quema metano (CH4) completamente con 80 por ciento de exceso de aire durante un proceso de combustión de flujo estacionario. Si tanto los reactivos como los productos se mantienen a 25 °C y 1 atm y el agua en los productos existe en forma líquida, la transferencia de calor de la cámara de combustión por unidad de masa de metano es a) 890 MJ/kg b) 802 MJ/kg c) 75 MJ/kg d) 56 MJ/kg e) 50 MJ/kg Get solution

15-135 El poder calorífico superior del combustible de hidrocarburos CnHm con m 8 está dado como 1.560 MJ/ kmol de combustible. Entonces, su poder calorífico inferior es a) 1.384 MJ/kmol b) 1.208 MJ/kmol c) 1.402 MJ/kmol d) 1.514 MJ/kmol e) 1.551 MJ/kmol Get solution

15-136 Se quema gas acetileno (C2H2) por completo durante un proceso de combustión de flujo estacionario. El combustible y el aire entran a la cámara de combustión a 25 °C, y los productos salen a 1.500 K. Si la entalpía de los productos con relación al estado estándar de referencia es 404 MJ/kmol de combustible, la transferencia de calor de la cámara de combustión es a) 177 MJ/kmol b) 227 MJ/kmol c) 404 MJ/kmol d) 631 MJ/kmol e) 751 MJ/kmol Get solution

15-137 Se quema gas benceno (C6H6) con 95 por ciento de aire teórico durante un proceso de combustión de flujo estacionario. La fracción molar de CO en los productos es a) 8.3 por ciento b) 4.7 por ciento c) 2.1 por ciento d) 1.9 por ciento e) 14.3 por ciento Get solution

15-138 Un combustible se quema durante un proceso de combustión de flujo estacionario. Se pierde calor al entorno a 300 K a razón de 1.120 kW. La entropía de los reactivos que entran por unidad de tiempo es 17 kW/K, y la de los productos es 15 kW/K. La tasa total de destrucción de exergía durante este proceso de combustión es a) 520 kW b) 600 kW c) 1.120 kW d) 340 kW e) 739 kW Get solution

Capítulo 14 - Soluciones Termodinámica Cengel & Boles 7ma edición - Chapter 14 - Solution Cengel Boles.

14-1C ¿Cuál es la diferencia entre aire seco y aire atmosférico? Get solution

14-2C ¿Es posible obtener aire saturado a partir de aire insaturado sin agregar humedad? Explique. Get solution

14-3C ¿La humedad relativa del aire saturado es necesariamente de 100 por ciento? Get solution

14-4C Se pasa aire húmedo por una sección de enfriamiento donde se enfría y se deshumidifica. ¿Cómo cambian a) la humedad específica, y b) la humedad relativa del aire durante este proceso? Get solution

14-5C ¿El vapor de agua en el aire se puede tratar como un gas ideal? Explique. Get solution

14-6C ¿Cómo compara usted la entalpía del vapor de agua a 20 °C y 2 kPa con la entalpía del vapor de agua a 20 °C y 0.5 kPa? Get solution

14-7C ¿Cuál es la diferencia entre la humedad específica y la humedad relativa? Get solution

14-8C ¿Cómo cambiarán a) la humedad específica, y b) la humedad relativa del aire contenido en un cuarto bien sellado cuando se calienta? Get solution

14-9C ¿Cómo cambiarán a) la humedad específica y b) la humedad relativa del aire contenido en un cuarto bien sellado cuando se enfría? Get solution

14-10C Considere un recipiente que contiene aire húmedo a 3 atm y cuyas paredes son permeables al vapor de agua. El aire del entorno a la presión de 1 atm contiene también algo de humedad. ¿Es posible que el vapor de agua fluya desde el entorno hacia el interior del recipiente? Explique. Get solution

14-11C ¿Por qué las tuberías de agua fría siempre se cubren con chaquetas de barrera de vapor? Get solution

14-12C Explique cómo se determina la presión de vapor del aire ambiente cuando se conocen la temperatura, la presión total y la humedad relativa. Get solution

14-13 Un recipiente contiene 21 kg de aire seco y 0.3 kg de vapor de agua a 30 °C y 100 kPa de presión total. Determine a) la humedad específica, b) la humedad relativa, y c) el volumen del recipiente. Get solution

14-14 Repita el problema 14-13 para una temperatura de 20 °C. Get solution

14-15 Un cuarto contiene aire a 20 °C y 98 kPa y una humedad relativa de 85 por ciento. Determine a) la presión parcial del aire seco, b) la humedad específica del aire, y c) la entalpía por unidad de masa de aire seco. Get solution

14-16 Repita el problema 14-15 para una presión de 85 kPa. Get solution

14-17E Un cuarto contiene aire a 85 °F y 13.5 psia a una humedad relativa de 60 por ciento. Determine a) la presión parcial del aire seco, b) la humedad específica y c) la entalpía por unidad de aire seco. lbm H2O/lbm aire seco, c) 39.0 Btu/lbm aire seco Get solution

14-18 Determine las masas de aire seco y vapor de agua contenidas en un cuarto de 240 m3 a 98 kPa, 23 °C y 50 por ciento de humedad relativa. Get solution

14-19E Aire húmedo a 75 psia y 500 °F y una relación de humedad de 0.018 lbm H2O/lbm aire seco se expande a 15 psia en una tobera isentrópica. ¿Cuánto del vapor de agua inicial se ha convertido en agua líquida a la salida de la tobera? Get solution

14-20 Aire húmedo a 100 kPa, 20 °C y 90 por ciento de humedad relativa se comprime en un compresor isentrópico de flujo estacionario a 800 kPa. ¿Cuál es la humedad relativa del aire a la salida del compresor? Get solution

14-21C ¿Qué es la temperatura de bulbo húmedo? Get solution

14-22C Andy y Wendy usan anteojos. En un día frío de invierno, Andy llega del frío exterior y entra a la casa tibia mientras Wendy sale. ¿Cuál par de anteojos es más probable que se empañe? Explique. Get solution

14-23C En verano, la superficie exterior de un vaso lleno de agua con hielo frecuentemente “suda”. ¿Cómo puede explicar este “sudor”? Get solution

14-24C En algunos climas, quitar el hielo del parabrisas de un automóvil es una tarea común en las mañanas de invierno. Explique cómo se forma el hielo en el parabrisas durante algunas noches aun cuando no haya lluvia ni nieve. Get solution

14-25C ¿Cuándo son idénticos las temperaturas de bulbo seco y el punto de rocío? Get solution

14-26C ¿Cuándo son equivalentes las temperaturas de saturación adiabática y de bulbo húmedo para aire atmosférico? Get solution

14-27 Una casa contiene aire a 25 °C y 65 por ciento de humedad relativa. ¿Se condensará humedad en las superficies internas de las ventanas cuando la temperatura de la ventana baja a 10 °C? Get solution

14-28 Después de una larga caminata en los 12 °C en el exterior, una persona que usa anteojos entra a un cuarto a 25 °C y humedad relativa de 55 por ciento. Determine si los anteojos se empañarán. Get solution

14-29 Repita el problema 14-28 para una humedad relativa de 30 por ciento. Get solution

14-30E Una mujer tiene sed y abre el refrigerador para sacar una bebida enlatada fría a 40 °F. ¿Piensa usted que la lata “sudará” mientras ella disfruta la bebida en un cuarto a 80 °F y humedad relativa de 50 por ciento? Get solution

14-31 Las temperaturas de bulbo seco y húmedo del aire atmosférico a 95 kPa son 25 y 17 °C, respectivamente. Determine a) la humedad específica, b) la humedad relativa, y c) la entalpía del aire, en kJ/kg aire seco. Get solution

14-32 El aire en un cuarto tiene una temperatura de bulbo seco de 26 °C y una temperatura de bulbo húmedo de 21 °C. Suponiendo una presión de 100 kPa, determine a) la humedad específica, b) la humedad relativa, y c) la temperatura de punto de rocío. Get solution

14-33 Reconsidere el problema 14-32. Determine las propiedades necesarias usando el software EES (u otro). ¿Cuáles serían los valores de las propiedades a una presión de 300 kPa? Get solution

14-34E El aire en un cuarto tiene una temperatura de bulbo seco de 80 °F y una temperatura de bulbo húmedo de 65 °F. Suponiendo una presión de 14.7 psia, determine a) la humedad específica, b) la humedad relativa y c) la temperatura de punto de rocío. Get solution

14-35 El aire atmosférico a 35 °C fluye estacionariamente hacia dentro de un dispositivo de saturación adiabática y sale como mezcla saturada a 25 °C. Se suministra agua de reposición al dispositivo a 25 °C. La presión atmosférica es de 98 kPa. Determine la humedad relativa y la humedad específica del aire. Get solution

14-36C ¿Cómo se comparan las líneas de entalpía constante y de temperatura de bulbo húmedo constante en la carta psicrométrica? Get solution

14-37C ¿En qué estado en la carta psicrométrica son idénticas las temperaturas de bulbo seco, bulbo húmedo y punto de rocío? Get solution

14-38C ¿Cómo se determina en la carta psicrométrica la temperatura de punto de rocío en un estado especificado? Get solution

14-39C ¿Los valores de entalpía determinados en una carta psicrométrica al nivel del mar se pueden usar a mayores altitudes? Get solution

14-40 El aire de un cuarto está a 1 atm, 23 °C y humedad relativa de 50 por ciento. Determine a) la humedad específica, b) la entalpía, en kJ/kg aire seco, c) la temperatura de bulbo húmedo, d) la temperatura de punto de rocío y e) el volumen específico del aire, en m3/kg aire seco. Use la carta psicrométrica. Get solution

14-41 Reconsidere el problema 14-40. Determine las propiedades necesarias usando el software EES (u otro) en vez de la carta psicrométrica. ¿Cuáles serían los valores de las propiedades en un sitio a 2.000 m de altitud? Get solution

14-42 El aire de un cuarto tiene una presión de 1 atm, una temperatura de bulbo seco de 24 °C y una temperatura de bulbo húmedo de 17 °C. Usando la carta psicrométrica, determine a) la humedad específica, b) la entalpía, en kJ/kg aire seco, c) la humedad relativa, d) la temperatura de punto de rocío y e) el volumen específico del aire, en m3/kg aire seco. Get solution

14-43 Reconsidere el problema 14-42. Determine las propiedades necesarias usando el software EES (u otro) en vez de la carta psicrométrica. ¿Cuáles serían los valores de las propiedades en un sitio a 3.000 m de altitud? Get solution

14-44E Aire atmosférico a una presión de 1 atm y temperatura de bulbo seco de 90 °F tiene una humedad relativa de 70 por ciento. Usando la carta psicrométrica, determine a) la temperatura de bulbo húmedo, b) la relación de humedad, c) la entalpía, d) la temperatura de punto de rocío y e) la presión de vapor del agua. Get solution

14-45 Aire atmosférico a una presión de 1 atm y temperatura de bulbo seco de 32 °C tiene una temperatura de bulbo húmedo de 18 °C. Usando la carta psicrométrica, determine a) la humedad relativa, b) la relación de humedad, c) la entalpía, d) la temperatura de punto de rocío y e) la presión de vapor del agua. Get solution

14-46 Determine la temperatura de saturación adiabática del aire húmedo del problema 14-45. Get solution

14-47E Aire atmosférico a una presión de 1 atm y temperatura de bulbo seco de 90 °F tiene una temperatura de punto de rocío de 75 °F. Usando la carta psicrométrica, determine a) la humedad relativa, b) la relación de humedad, c) la entalpía, d) la temperatura de bulbo húmedo y e) la presión de vapor del agua. Get solution

14-48E Determine la temperatura de saturación adiabática del aire húmedo del problema 14-47E. Get solution

14-49C ¿Qué hace un sistema moderno de acondicionamiento de aire, además de calentar o enfriar el aire? Get solution

14-50C ¿Cómo responde el cuerpo humano a a) el clima caliente, b) el clima frío y c) el clima caliente y húmedo? Get solution

14-51C ¿Qué es el efecto de radiación? ¿Cómo afecta la comodidad de las personas? Get solution

14-52C ¿Cómo afecta la comodidad el movimiento del aire cerca del cuerpo humano? Get solution

14-53C Considere un partido de tenis en clima frío, donde tanto los jugadores como los espectadores usan el mismo tipo de ropa. ¿Qué grupo de personas sentirá más frío? ¿Por qué? Get solution

14-54C ¿Por qué piensa usted que los bebés son más susceptibles al frío? Get solution

14-55C ¿Cómo afecta la humedad a la comodidad? Get solution

14-56C ¿Qué son la humidificación y la deshumidificación? Get solution

14-57C ¿Qué es el metabolismo? ¿Cuál es el rango de la tasa metabólica para un hombre promedio? ¿Por qué interesa la tasa metabólica de los ocupantes de un edificio con relación a la calefacción y al acondicionamiento de aire? Get solution

14-58C ¿Por qué, en general, la tasa metabólica de las mujeres es más baja que la de los hombres? ¿Cuál es el efecto de la ropa sobre la temperatura ambiental que se siente confortable? Get solution

14-59C ¿Qué es el calor sensible? ¿Cómo se afecta la pérdida de calor sensible del cuerpo humano por a) la temperatura de la piel, b) la temperatura ambiente y c) el movimiento del aire? Get solution

14-60C ¿Qué es el calor latente? ¿Cómo se afecta la pérdida de calor latente del cuerpo humano por a) lo mojado de la piel, b) la humedad relativa del ambiente? ¿Cómo se relaciona la tasa de evaporación desde el cuerpo con la tasa de pérdida de calor latente? Get solution

14-61 Una tienda departamental espera tener 225 clientes y 20 empleados en las horas pico durante el verano. Determine la contribución de las personas a la carga total del sistema de enfriamiento de la tienda. Get solution

14-62E En una sala de cine en el verano hay 500 espectadores, cada uno de los cuales genera calor sensible a razón de 70 W. Las pérdidas de calor a través de las paredes, las ventanas y el techo se estiman en 130,000 Btu/h. Determine si se necesita calentar o enfriar la sala. Get solution

14-63 Para una tasa de infiltración de 0.9 cambios de aire por hora (changes per hour, CAH, por sus siglas en inglés), determine la carga de calor sensible, latente y de infiltración total de un edificio al nivel del mar, en kW, que mide 20 m de longitud, 13 m de anchura y 3 m de altura cuando el aire exterior está a 38 °C y 35 por ciento de humedad relativa. El edificio se mantiene a 24 °C y 55 por ciento de humedad relativa todo el tiempo. Get solution

14-64 Repita el problema 14-63 para una tasa de infiltración de 1.8 de cambios de aire por hora. Get solution

14-65 Una persona promedio produce 0.25 kg de humedad al bañarse en la ducha y 0.05 kg al bañarse en tina. Considere una familia de cuatro, cada uno de los cuales se da una ducha una vez al día en un cuarto de baño que no está ventilado. Tomando el calor de vaporización del agua como 2.450 kJ/ kg, determine la contribución de las duchas a la carga de calor latente del acondicionador de aire por día en el verano. Get solution

14-66 Un pollo promedio (1.82 kg o 4.0 lbm) tiene una tasa metabólica basal de 5.47 W y una tasa metabólica promedio de 10.2 W (3.78 W sensible y 6.42 W latente) durante la actividad normal. Si hay 100 pollos en una sala de crianza, determine la tasa de generación total de calor y la tasa de producción de humedad en la sala. Tome el calor de vaporización del agua como 2.430 kJ/kg. Get solution

14-67C ¿Cómo cambian las humedades relativa y específica durante un proceso de calentamiento simple? Responda la misma pregunta para un proceso de enfriamiento simple. Get solution

14-68C ¿Por qué un proceso de calentamiento o enfriamiento simple aparece como una línea horizontal en la carta psicrométrica? Get solution

14-69 Se enfría aire húmedo a 1 atm, a presión constante, de 30 °C y 60 por ciento de humedad relativa, a la temperatura de punto de rocío. Determine el enfriamiento, en kJ/kg aire seco, que se necesita para este proceso. Get solution

14-70E Aire húmedo a 40 psia, 50 °F y 90 por ciento de humedad relativa se calienta en una tubería a presión constante a 120 °F. Calcule la humedad relativa a la salida del tubo y la cantidad de calor necesaria, en Btu/lbm de aire seco. Get solution

14-71 Entra aire a una sección de enfriamiento de 30 cm de diámetro a 1 atm, 35 °C y 45 por ciento de humedad relativa, a 18 m/s. Se quita calor del aire a razón de 750 kJ/min. Determine a) la temperatura de salida, b) la humedad relativa de salida del aire y c) la velocidad de salida. Get solution

14-72 Repita el problema 14-71 para una tasa de remoción de calor de 1 100 kJ/min. Get solution

14-73 Se calienta aire húmedo saturado a 200 kPa, de 15 °C a 30 °C, mientras fluye por un tubo de 4 cm de diámetro con una velocidad de 20 m/s. Despreciando las pérdidas de presión, calcule la humedad relativa a la salida del tubo y la tasa de transferencia de calor al aire, en kW. Get solution

14-74 Calcule la tasa de aumento de exergía del aire húmedo del problema 14-73. Tome T0 = 15 °C. Get solution

14-75C ¿Por qué algunas veces se humidifica el aire calentado? Get solution

14-76 Aire a 1 atm, 15 °C y 60 por ciento de humedad relativa se calienta primero a 20 °C en una sección de calentamiento y luego se humidifica por introducción de vapor de agua. El aire sale de la sección de humidificación a 25 °C y 65 por ciento de humedad relativa. Determine a) la cantidad de vapor que se agrega al aire y b) la cantidad de calor que se transfiere al aire en la sección de calentamiento. Get solution

14-77E Aire a 14.7 psia, 40 °F y 50 por ciento de humedad relativa se calienta primero a 65 °F en una sección de calentamiento y luego se humidifica introduciendo vapor de agua. El aire sale de la sección de humidificación a 75 °F y 45 por ciento de humedad relativa. Determine a) la cantidad de vapor agregado al aire, en lbm H2O/lbm aire seco y b) la cantidad de transferencia de calor al aire en la sección de calentamiento, en Btu/lbm aire seco. Get solution

14-78 Un sistema de acondicionamiento de aire opera a presión total de 1 atm y consiste en una sección de calentamiento y un humidificador que agrega vapor de agua saturado a 100 °C. El aire entra a la sección de calentamiento a 10 °C y 70 por ciento de humedad relativa, a razón de 35 m3/min, y sale de la sección de humidificación a 20 °C y 60 por ciento de humedad relativa. Determine a) la temperatura y la humedad relativa del aire cuando sale de la sección de calentamiento, b) la tasa de transferencia de calor en la sección de calentamiento y c) el flujo de adición de agua al aire en la sección de humidificación. Get solution

14-79 Repita el problema 14-78 para una presión total de 95 kPa de aire. Get solution

14-80C ¿Por qué algunas veces el aire enfriado se recalienta en verano antes de descargarlo a un cuarto? Get solution

14-81E Se enfría aire atmosférico húmedo, que está a 1 atm, 90 °F y 90 por ciento de humedad relativa, a 50 °F, mientras la presión de la mezcla permanece constante. Calcule la cantidad de agua, en lbm/lbm de aire seco, que se quita del aire, y las necesidades de enfriamiento, en Btu/lbm de aire seco, cuando el agua líquida sale del sistema a 60 °F Get solution

14-82 Se deben enfriar a 18 °C diez mil metros cúbicos por hora de aire atmosférico a 1 atm y 28 °C con una temperatura de punto de rocío de 25 °C. Determine el flujo con el que sale del sistema el condensado y la tasa de enfriamiento cuando el condensado sale del sistema a 20 °C. Get solution

14-83 Aire húmedo a 101.3 kPa, con un bulbo seco a 39 °C y 50 por ciento de humedad relativa se enfría a presión constante a una temperatura de 10 °C por debajo de su temperatura de punto de rocío. a) Trace el diagrama del equipo del sistema y el diagrama psicrométrico para el proceso. b) Si para este proceso se ha determinado que la tasa de transferencia de calor del aire atmosférico es de 1 340 kW, ¿cuál es la tasa volumétrica de aire atmosférico en m3/s? Get solution

14-84E Se enfría aire saturado, inicialmente a 70 psia y 200 °F, a 100 °F mientras fluye por un tubo de 3 pulgadas de diámetro, con una velocidad de 50 pies/s y a presión constante. Calcule la tasa de formación de agua líquida dentro de este tubo, y la tasa de enfriamiento del tubo. Get solution

14-85 Un sistema de acondicionamiento de aire debe tomar aire a 1 atm, 34 °C y 70 por ciento de humedad relativa, y entregarlo a 22 °C y 50 por ciento de humedad relativa. El aire fluye primero sobre los serpentines de enfriamiento, donde se enfría y se deshumidifica y luego sobre el alambre calentador de resistencia eléctrica, donde se calienta a la temperatura deseada. Suponiendo que el condensado se quita de la sección de enfriamiento a 10 °C, determine a) la temperatura del aire antes de entrar a la sección de calentamiento, b) la cantidad de calor que se quita en la sección de enfriamiento y c) la cantidad de calor que se transfiere en la sección de calentamiento, ambas en kJ/kg aire seco. Get solution

14-86 Entra aire a una sección de enfriamiento de 40 cm de diámetro a 1 atm, 32 °C y 70 por ciento de humedad relativa a 120 m/min. El aire se enfría pasándolo sobre un serpentín de enfriamiento por el que fluye agua fría. El agua experimenta una elevación de temperatura de 6 °C. El aire sale de la sección de enfriamiento saturado a 20 °C. Determine a) la tasa de transferencia de calor, b) el flujo másico del agua, y c) la velocidad de aire a la salida. Get solution

14-87 Reconsidere el problema 14-86. Usando software EES (u otro), desarrolle una solución general del problema en la que se puedan dar las variables de entrada y realizar estudios paramétricos. Para cada conjunto de variables de entrada para los cuales la presión es atmosférica, muestre el proceso en la carta psicrométrica. Get solution

14-88 Repita el problema 14-86 para una presión total de 95 kPa para el aire. Get solution

14-89 Entra aire de un espacio de trabajo a una unidad de acondicionamiento de aire a 30 °C de bulbo seco y 25 °C de bulbo húmedo. El aire sale del acondicionador de aire y regresa al espacio de trabajo a 25 °C de bulbo seco y 6.5 °C de temperatura de punto de rocío. Si hay condensado, éste sale del acondicionador de aire a la temperatura del aire que sale después de circundar los serpentines de enfriamiento. El flujo volumétrico del aire que regresa al espacio de trabajo es 1.000 m3/min. La presión atmosférica es de 98 kPa. Determine la tasa de transferencia de calor del aire, en kW, y el flujo másico de agua condensada, si la hay, en kg/h. Get solution

14-90 Aire atmosférico del interior de un automóvil entra a la sección del evaporador del acondicionador de aire a 1 atm, 27 °C y 50 por ciento de humedad relativa. El aire regresa al automóvil a 10 °C y 90 por ciento de humedad relativa. El compartimiento de pasajeros tiene un volumen de 2 m3 y se necesitan 5 cambios de aire por minuto para mantener el interior del automóvil en el nivel de comodidad que se desea. Trace el diagrama psicrométrico del aire atmosférico que fluye a través del proceso de acondicionamiento. Determine las temperaturas de punto de rocío y de bulbo húmedo a la entrada de la sección del evaporador, en °C. Determine la tasa necesaria de transferencia de calor del aire atmosférico al fluido del evaporador, en kW. Determine la tasa de condensación de vapor de agua en la sección del evaporador, en kg/min. Get solution

14-91 Aire atmosférico a 28 °C con una temperatura de punto de rocío de 25 °C entra a razón de dos mil metros cúbicos por hora a un acondicionador de aire que usa agua enfriada como fluido de enfriamiento. El aire atmosférico se debe enfriar a 18 °C. Haga un esquema del equipo del sistema y trace el diagrama psicrométrico para el proceso. Determine el flujo másico del agua condensada, si la hay, que sale del acondicionador de aire, en kg/h. Si el agua de enfriamiento tiene una elevación de temperatura de 10 °C al pasar a través del acondicionador de aire, determine el flujo volumétrico de agua enfriada que se suministra al intercambiador de calor del acondicionador, en m3/min. El proceso de acondicionamiento de aire tiene lugar a 100 kPa. Get solution

14-92 Un acondicionador de aire de automóvil usa refrigerante 134a como fluido de enfriamiento. El evaporador opera a una presión de 100 kPa manométrica y el condensador opera a 1.5 MPa manométrica. El compresor necesita una entrada de potencia de 6 kW y tiene una eficiencia isentrópica de 85 por ciento. El aire atmosférico entra al evaporador a 25 °C y 60 por ciento de humedad relativa, y sale a 8 °C y 90 por ciento de humedad relativa. Determine el flujo volumétrico del aire atmosférico que entra al evaporador del acondicionador, en m3/min. Get solution

14-93 Aire atmosférico a 1 atm, 32 °C y 95 por ciento de humedad relativa se enfría a 24 °C y 60 por ciento de humedad relativa. Para suministrar el enfriamiento necesario, se usa un sistema ideal simple de refrigeración de compresión de vapor, usando refrigerante R-134a como fluido de trabajo. Este sistema opera su evaporador a 4 °C y su condensador a una temperatura de saturación de 39.4 °C. El condensador rechaza su calor al aire atmosférico. Calcule la destrucción de exergía, en kJ, en el sistema total, por cada 1 000 m3 de aire seco procesado. Get solution

14-94 Get solution

14-95 Get solution

14-96 Get solution

14-97 Get solution

14-98 Get solution

14-99E Entra aire a un enfriador evaporativo a 14.7 psia, 100 °F y 30 por ciento de humedad relativa, a razón de 200 pies3/min, y sale con una humedad relativa de 90 por ciento. Determine a) la temperatura de salida del aire, y b) el flujo necesario de suministro de agua al enfriador evaporativo. Get solution

14-100 Entra aire a un enfriador evaporativo a 1 atm, 32 °C y 30 por ciento de humedad relativa, a razón de 5 m3/min, y sale a 22 °C. Determine a) la humedad relativa final y b) la cantidad de agua agregada al aire. Get solution

14-101 ¿Cuál es la temperatura mínima que puede alcanzar el aire en un enfriador evaporativo si entra a 1 atm, 29 °C y 40 por ciento de humedad relativa? Get solution

14-102 Aire a 1 atm, 20 °C y 50 por ciento de humedad relativa se calienta primero a 35 °C en una sección de calentamiento, y luego se pasa por un enfriador evaporativo, donde su temperatura cae a 25 °C. Determine a) la humedad relativa de salida y b) la cantidad de agua agregada al aire, en kg H2O/ kg aire seco. Mezclado adiabático de flujos de aire Get solution

14-103C Dos flujos de aire insaturado se mezclan adiabáticamente. Se observa que se condensa algo de humedad durante el proceso de mezclado. ¿Bajo qué condiciones será éste el caso? Get solution

14-104C Considere el mezclado adiabático de dos flujos de aire. ¿El estado de la mezcla en la carta psicrométrica tiene que ser en la línea recta que conecta los dos estados? Get solution

14-105 Dos flujos de aire se mezclan estacionaria y adiabáticamente. El primer flujo entra a 32 °C y 40 por ciento de humedad relativa a razón de 20 m3/min, mientras el segundo entra a 12 °C y 90 por ciento de humedad relativa, a razón de 25 m3/min. Suponiendo que el proceso de mezclado ocurre a una presión de 1 atm, determine la humedad específica, la humedad relativa, la temperatura de bulbo seco y el flujo volumétrico de la mezcla. Get solution

14-106 Repita el problema 14-105 para una presión total de la cámara de mezclado de 90 kPa. Get solution

14-107 Un flujo de aire tibio con una temperatura de bulbo seco de 36 °C y una temperatura de bulbo húmedo de 30 °C se mezcla adiabáticamente con un flujo de aire saturado frío a 12 °C. Las razones másicas de aire seco de los flujos de aire tibio y frío son 8 y 10 kg/s, respectivamente. Suponiendo una presión total de 1 atm, determine a) la temperatura, b) la humedad específica y c) la humedad relativa de la mezcla. Get solution

14-108 Reconsidere el problema 14-107. Usando el software EES (u otro), determine el efecto de la razón másica del flujo de aire frío saturado sobre la temperatura de la mezcla, la humedad específica y la humedad relativa. Varíe la razón másica del aire frío saturado entre 0 y 16 kg/s, manteniendo constante la razón másica de aire tibio a 8 kg/s. Grafique la temperatura de la mezcla, la humedad específica y la humedad relativa como funciones de la razón másica del aire frío, y explique los resultados. Get solution

14-109E Se va a mezclar aire húmedo saturado a 1 atm y 50 °F con aire atmosférico a 1 atm, 90 °F y 80 por ciento de humedad relativa, para formar aire a 70 °F. Determine las proporciones en las que estos dos flujos se han de mezclar y la temperatura del aire resultante. Get solution

14-110 Dos flujos de aire húmedo se mezclan adiabáticamente a presión de 1 atm para formar un tercer flujo. El primer flujo tiene una temperatura de 40 °C, una humedad relativa de 40 por ciento, y un flujo volumétrico de 3 L/s, mientras el segundo tiene una temperatura de 15 °C, una humedad relativa de 80 por ciento y un flujo volumétrico de 1 L/s. Calcule la temperatura del tercer flujo y su humedad relativa. Get solution

14-111 Calcule la tasa de destrucción de exergía en el problema 14-110. Considere T0 = 25 °C. Get solution

14-112C ¿Cómo funciona una torre de enfriamiento húmedo de tiro natural? Get solution

14-113C ¿Qué es un estanque de rociado? ¿Cómo funciona en comparación con el desempeño de una torre de enfriamiento húmedo? Get solution

14-114 Una torre de enfriamiento húmedo debe enfriar 40 kg/s de agua de 40 a 30 °C. El aire atmosférico entra a la torre a 1 atm, con temperaturas de bulbo seco y húmedo de 22 y 16 °C, respectivamente, y sale a 32 °C con una humedad relativa de 95 por ciento. Usando la carta psicrométrica, determine a)el flujo volumétrico del aire a la entrada de la torre de enfriamiento y b) el flujo másico del agua de reposición necesaria. Get solution

14-115 Se va enfriar en una torre de enfriamiento agua que entra a 32 °C, a razón de 4 kg/s. Entra aire húmedo a esa torre a 1 atm, 15 °C y 20 por ciento de humedad relativa, con un flujo de aire seco de 4.2 kg/s, y sale a 20 °C y 0.014 kg/kg aire seco. Determine la humedad relativa con la que sale el aire de la torre, y la temperatura de salida del agua. Get solution

14-116 Una torre de enfriamiento húmedo debe enfriar 25 kg/s de agua de enfriamiento de 40 a 30 °C, en una ubicación en la que la presión atmosférica es de 96 kPa. El aire atmosférico entra a la torre a 20 °C y 70 por ciento de humedad relativa, y sale saturado a 35 °C. Despreciando la entrada de potencia al ventilador, determine a) el flujo volumétrico de aire a la entrada de la torre de enfriamiento y b) el flujo másico del agua de reposición necesaria. Get solution

14-117 Una torre de enfriamiento de tiro natural debe remover calor del agua de enfriamiento que fluye por el condensador de una planta termoeléctrica de vapor de agua. La turbina en la planta eléctrica recibe 42 kg/s de vapor de agua del generador de vapor. Dieciocho por ciento del vapor que entra a la turbina se extrae para varios calentadores de agua de alimentación. El condensado del calentador de agua de alimentación de mayor presión se pasa por trampa de condensado al siguiente calentador de agua de alimentación de menor presión. El último calentador de agua de alimentación opera a 0.2 MPa, y todo el vapor que se extrae para los calentadores de agua de alimentación se estrangula de la salida del último calentador de agua de alimentación al condensador que opera a una presión de 10 kPa. El resto del vapor produce trabajo en la turbina y sale de la etapa de presión más baja de la turbina a 10 kPa con una entropía de 7.962 kJ/kg · K. La torre de enfriamiento suministra el agua de enfriamiento a 26 °C al condensador, y el agua de enfriamiento regresa del condensador a la torre de enfriamiento a 40 °C. El aire atmosférico entra a la torre a 1 atm con temperaturas de bulbo seco y húmedo de 23 y 18 °C, respectivamente, y sale saturado a 37 °C. Determine a) el flujo másico de agua de enfriamiento, b) el flujo volumétrico de aire a la entrada de la torre de enfriamiento y c) el flujo másico del agua de reposición necesaria. Get solution

14-118E Entra agua a una torre de enfriamiento a 95 °F y a una tasa de 3 lbm/s y sale a 80 °F. Entra aire húmedo a esta torre a 1 atm y 65 °F, con una humedad relativa de 30 por ciento, y sale a 75 °F con una humedad relativa de 80 por ciento. Determine el flujo másico de aire seco que pasa por esta torre. Get solution

14-119E ¿Cuánto potencial de trabajo, en Btu/lbm aire seco, se pierde en la torre de enfriamiento del problema 14-118E? Tome T0 65 °F. Problemas de repaso Get solution

14-120 La condensación del vapor de agua en las líneas de aire comprimido es una preocupación importante en las plantas industriales, y el aire comprimido a menudo se deshumidifica para evitar los problemas asociados con la condensación. Considere un compresor que comprime aire ambiente de la presión atmosférica local de 92 kPa a una presión de 800 kPa (absoluta). El aire comprimido se enfría luego a la temperatura ambiente al pasar por las líneas de aire comprimido. Despreciando cualquier pérdida de presión, determine si habrá condensado en las líneas de aire comprimido en un día en el que el aire ambiente está a 20 °C y 50 por ciento de humedad relativa. Get solution

14-121E Determine la fracción molar del vapor de agua en el aire húmedo sobre la superficie de un lago cuya temperatura superficial es de 50 °F, y compárela con la fracción molar de agua en el lago, que es aproximadamente igual a 1.0 con una buena precisión de aproximación. El aire en la superficie del lago es saturado, y la presión atmosférica al nivel del lago se puede tomar como 14.5 psia. Get solution

14-122E Considere un cuarto enfriado adecuadamente por un acondicionador de aire cuya capacidad de enfriamiento es de 7.500 Btu/h. Si el cuarto se va a enfriar mediante un enfriador evaporativo que quita el calor a la misma tasa por evaporación, determine cuánta agua se necesita alimentar al enfriador por hora en las condiciones de diseño. Get solution

14-123E La capacidad de los enfriadores evaporativos se expresa usualmente en términos del flujo de aire en pies3/min, y una manera práctica de determinar el tamaño necesario de un enfriador evaporativo para una casa de 8 pies de alto es multiplicar el área de piso de la casa por 4 (por 3 en climas secos y por 5 en climas húmedos). Por ejemplo, la capacidad de un enfriador evaporativo para una casa de 30 pies de longitud y 40 pies de anchura es 1.200 x 4 = 4.800 pies3/min. Desarrolle una regla empírica equivalente para la selección de un enfriador evaporativo en unidades SI para casas de 2.4 m de altura cuyas áreas de piso se dan en m2. Get solution

14-124 Se afirma que una torre de enfriamiento con una capacidad de enfriamiento de 50 toneladas (220 kW) evapora 9 500 kg de agua por día. ¿Es ésta una afirmación razonable? Get solution

14-125E El Departamento de Energía de Estados Unidos estima que se ahorrarían 190,000 barriles de petróleo por día si cada casa de Estados Unidos elevara el ajuste del termostato en el verano en 6 °F (3.3 °C). Suponiendo que la temporada promedio de enfriamiento es de 120 días y que el costo del petróleo es de $70/barril, determine cuánto dinero se ahorraría por año. Get solution

14-126 Los costos de acondicionamiento de aire de una casa se pueden reducir hasta en 10 por ciento instalando la unidad exterior (el condensador) del acondicionador de aire en una ubicación sombreada por árboles y arbustos. Si los costos de acondicionamiento de aire son de $500 por año, determine cuánto ahorrarán los árboles al propietario durante los 20 años de vida del sistema. Get solution

14-127 Un día típico de invierno en Moscú tiene una temperatura de 0 °C y una humedad relativa de 40 por ciento. ¿Cuál es la humedad relativa dentro de una casa de campo que tiene aire que ha sido calentado a 18 °C? Get solution

14-128 La humedad relativa dentro de la casa de campo del problema 14-127 se debe llevar a 60 por ciento evaporando agua a 20 °C. ¿Cuánto calor, en kJ, se necesita para este propósito, por metro cúbico de aire dentro de la casa de campo? Get solution

14-129E Durante un día de verano en Phoenix, Arizona, el aire está a 1 atm, 110 °F y 15 por ciento de humedad relativa. Se evapora agua a 70 °F en este aire para producir aire a 75 °F y 80 por ciento de humedad relativa. ¿Cuánta agua, se necesita en lbm/lbm de aire seco, y cuánto enfriamiento se ha producido, en Btu/lbm de aire seco? Get solution

14-130E Si el sistema del problema 14-129E se opera como un sistema adiabático y el aire que produce tiene una humedad relativa de 70 por ciento, ¿cuál es la temperatura del aire producido? Get solution

14-131E Las condiciones ambientes para un día de verano en Atlanta, Georgia, son 1 atm, 90 °F y 85 por ciento de humedad relativa. Determine el enfriamiento necesario para acondicionar 1.000 pies3 de este aire a 75 °F y 50 por ciento de humedad relativa. ¿Cuál es la temperatura mínima del aire húmedo que se necesita para cumplir esta necesidad de enfriamiento? Get solution

14-132E Un sistema ideal de refrigeración por compresión de vapor simple que usa refrigerante 134a da el enfriamiento del problema 14-131E. Este sistema opera su condensador de modo que la temperatura de saturación es 19.5 °F más alta que el aire de verano hacia el cual rechaza calor, y su evaporador está 10 °F más frío que la temperatura más baja del aire húmedo en el sistema. ¿Cuál es el COP del sistema? Get solution

14-133 Un recipiente de 1.8 m3 contiene aire saturado a 20 °C y 90 kPa. Determine a) la masa del aire seco, b) la humedad específica y c) la entalpía del aire por unidad de masa del aire seco. Get solution

14-134 Reconsidere el problema 14-133. Usando software EES (u otro), determine las propiedades del aire en el estado inicial. Estudie el efecto de calentar el aire a volumen constante hasta que la presión sea de 110 kPa. Grafique la transferencia necesaria de calor, en kJ, como función de la presión. Get solution

14-135E Aire a 15 psia, 60 °F y 50 por ciento de humedad relativa fluye en un ducto de 8 pulgadas de diámetro a una velocidad de 50 pies/s. Determine a) la temperatura de punto de rocío, b) el flujo volumétrico del aire y c) el flujo másico del aire seco. Get solution

14-136 Entra aire a una sección de enfriamiento a 97 kPa, 35 °C y 30 por ciento de humedad relativa a razón de 6 m3/ min, donde se enfría hasta que la humedad del aire comienza a condensarse. Determine a) la temperatura del aire a la salida y b) la tasa de transferencia de calor en la sección de enfriamiento. Get solution

14-137 El aire exterior entra a un sistema de acondicionamiento de aire a 10 °C y 40 por ciento de humedad relativa, a un flujo estacionario de 22 m3/min, y sale a 25 °C y 55 por ciento de humedad relativa. El aire exterior se calienta primero a 22 °C en la sección de calentamiento y luego se humidifica mediante la inyección de vapor de agua caliente en la sección de humidificación. Suponiendo que todo el proceso tiene lugar a una presión de 1 atm, determine a) la tasa de suministro de calor en la sección de calentamiento y b) el flujo másico de vapor de agua que se necesita en la sección de humidificación. Get solution

14-138 Entra aire a un sistema de acondicionamiento de aire que usa refrigerante-134a a 30 °C y 70 por ciento de humedad relativa, a razón de 4 m3/min. El refrigerante entra a la sección de enfriamiento a 700 kPa con una calidad de 20 por ciento, y sale como vapor saturado. El aire se enfría a 20 °C a una presión de 1 atm. Determine a) la tasa de deshumidificación, b) la tasa de transferencia de calor y c) el flujo másico del refrigerante. Get solution

14-139 Repita el problema 14-138 para una presión total de 95 kPa para aire. Get solution

14-140 Un sistema de acondicionamiento de aire opera a una presión total de 1 atm y consiste en una sección de calentamiento y un enfriador evaporativo. El aire entra a la sección de calentamiento a 15 °C y 55 por ciento de humedad relativa, a razón de 30 m3/min, y sale del enfriador evaporativo a 25 °C y 45 por ciento de humedad relativa. Determine a) la temperatura y la humedad relativa del aire cuando sale de la sección de calentamiento, b) la tasa de transferencia de calor en la sección de calentamiento y c) el flujo de agua agregada al aire en el enfriador evaporativo. Get solution

14-141 Reconsidere el problema 14-140. Usando software EES (u otro), estudie el efecto de la presión total en el rango de 94 a 100 kPa sobre los resultados que se piden en el problema. Grafique los resultados como funciones de la presión total. Get solution

14-142 Repita el problema 14-140 para una presión total de 96 kPa. Get solution

14-143 Un laboratorio tiene un volumen de 700 m3 y debe realizar un cambio completo de aire por minuto cuando se usa. Se introduce por ductos aire exterior a 100 kPa, 30 °C de bulbo seco y 60 por ciento de humedad relativa al equipo de acondicionamiento de aire del laboratorio, y el estado que se requiere para el aire que se suministra al laboratorio se acondiciona a 20 °C de bulbo seco y 12 °C de bulbo húmedo. a) Dibuje el esquema del equipo del sistema y el diagrama psicrométrico para el proceso. b) ¿Qué flujo másico de aire externo atmosférico se necesita para el cambio de aire, en kg/h? c) Determine el flujo másico de agua condensada del aire atmosférico, en kg/min. d) El fluido de enfriamiento del sistema de aire acondicionado es agua enfriada que tiene una elevación de temperatura de 15 °C durante el proceso de intercambio de calor. Determine el flujo másico del agua, en kg/min. Get solution

14-144 Se debe acondicionar aire en un proceso a presión constante a 1 atm, desde 30 °C de bulbo seco y 60 por ciento de humedad relativa hasta 4 °C de punto de rocío y 50 por ciento de humedad relativa. El aire se pasa primero sobre serpentines de enfriamiento para quitar toda la humedad necesaria para lograr el contenido final de humedad y luego se pasa sobre serpentines de calentamiento para alcanzar el estado final. El flujo de aire seco es de 100 kg/min. a) Dibuje un esquema del equipo del sistema y la carta psicrométrica para el proceso. b) Determine la temperatura de punto de rocío y el flujo volumétrico de la mezcla que entra a los serpentines de enfriamiento. c) ¿Cuál es la tasa neta de transferencia de calor para todo el proceso, en kW? Get solution

14-145 Una torre de enfriamiento de tiro natural debe quitar 70 MW de calor de rechazo del agua de enfriamiento que entra a la torre a 42 °C y sale a 30 °C. El aire atmosférico entra a la torre a 1 atm con temperaturas de bulbo seco y húmedo de 23 y 16 °C, respectivamente, y sale saturado a 32 °C. Determine a) el flujo másico del agua de enfriamiento, b) el flujo volumétrico del aire a la entrada de la torre de enfriamiento y c) el flujo másico del agua de reposición necesaria. Get solution

14-146 Reconsidere el problema 14-145. Usando el software EES (u otro), investigue el efecto de la temperatura de bulbo húmedo de entrada del aire sobre el flujo volumétrico necesario de aire y el flujo de agua de reposición cuando los otros datos de entrada son los valores indicados. Grafique los resultados como funciones de la temperatura de bulbo húmedo. Get solution

14-147 Un recipiente no aislado que tiene un volumen de 0.5 m3 contiene aire a 35 °C, 130 kPa y 20 por ciento de humedad relativa. El recipiente está conectado a una línea de suministro de agua en la que fluye el agua a 50 °C. El agua se rocía en el recipiente hasta que la humedad relativa de la mezcla airevapor de agua es de 90 por ciento. Determine la cantidad de agua suministrada al recipiente, en kg, la presión final de la mezcla aire-vapor de agua en el recipiente, en kPa, y la trans- ferencia térmica necesaria durante el proceso para mantener la mezcla aire-vapor de agua en el recipiente a 35 °C. Problemas para el examen de fundamentos de ingeniería Get solution

14-148 Un cuarto está lleno de aire húmedo saturado a 25 °C y una presión total de 100 kPa. Si la masa de aire seco en el cuarto es de 100 kg, la masa de vapor de agua es a) 0.52 kg b) 1.97 kg c) 2.96 kg d ) 2.04 kg e) 3.17 kg Get solution

14-149 Un cuarto contiene 65 kg de aire seco y 0.6 kg de vapor de agua a 25 °C y 90 kPa de presión total. La humedad relativa del aire en el cuarto es a) 3.5 por ciento b) 41.5 por ciento c) 55.2 por ciento d ) 60.9 por ciento e) 73.0 por ciento Get solution

14-150 Un cuarto de 40 m3 contiene aire a 30 °C y una presión total de 90 kPa con una humedad relativa de 75 por ciento. La masa de aire seco en el cuarto es a) 24.7 kg b) 29.9 kg c) 39.9 kg d ) 41.4 kg e) 52.3 kg Get solution

14-151 Un cuarto contiene aire a 30 °C y una presión total de 96.0 kPa con una humedad relativa de 75 por ciento. La presión parcial del aire seco es a) 82.0 kPa b) 85.8 kPa c) 92.8 kPa d ) 90.6 kPa e) 72.0 kPa Get solution

14-152 El aire de una casa está a 25 °C y 65 por ciento de humedad relativa. Ahora se enfría el aire a presión constante. La temperatura a la cual la humedad del aire comenzará a condensar es a) 7.4 °C b) 16.3 °C c) 18.0 °C d ) 11.3 °C e) 20.2 °C Get solution

14-153 En la carta psicrométrica, un proceso de enfriamiento y deshumidificación aparece como una línea que es a) horizontal a la izquierda b) vertical hacia abajo c) diagonal hacia arriba a la derecha (dirección NE) d) diagonal hacia arriba a la izquierda (dirección NW) e) diagonal hacia abajo a la izquierda (dirección SW) Get solution

14-154 En la carta psicrométrica, un proceso de calentamiento y humidificación aparece como una línea que es a) horizontal a la derecha b) vertical hacia arriba c) diagonal hacia arriba a la derecha (dirección NE) d) diagonal hacia arriba a la izquierda (dirección NW) e) diagonal hacia abajo a la derecha (dirección SE) Get solution

14-155 Un flujo de aire a una temperatura y a una humedad relativa especificadas sufre enfriamiento evaporativo por aspersión de agua a la misma temperatura. La temperatura mínima a la que se puede enfriar el flujo de aire es a) la temperatura de bulbo seco en un estado dado b) la temperatura de bulbo húmedo en un estado dado c) la temperatura de punto de rocío en un estado dado d) la temperatura de saturación correspondiente a la relación de humedad en el estado dado e) la temperatura de punto triple de agua Get solution

14-156 Se enfría y se deshumidifica aire cuando fluye sobre los serpentines de un sistema de refrigeración a 85 kPa de 35 °C y una relación de humedad de 0.023 kg/kg aire seco a 15 °C y una relación de humedad de 0.015 kg/kg aire seco. Si el flujo másico de aire seco es de 0.4 kg/s, la tasa de remoción de calor del aire es a) 4 kJ/s b) 8 kJ/s c) 12 kJ/s d ) 16 kJ/s e) 20 kJ/s Get solution

14-157 Aire a una presión total de 90 kPa, 15 °C y 75 por ciento de humedad relativa se calienta y se humidifica a 25 °C y 75 por ciento de humedad relativa introduciendo vapor de agua. Si el flujo másico de aire seco es de 4 kg/s, el flujo de adición de vapor de agua al aire es a) 0.032 kg/s b) 0.013 kg/s c) 0.019 kg/s d ) 0.0079 kg/s e) 0 kg/s Get solution