TERMODINAMICA I PROBLEMAS-CARNOT 1- Un motor de Carnot funciona entre las temperaturas de 1000K y 300K, la máquina opera a 200 rev/min y desarrolla 200 KW. Su volumen desplazado total hace que la presión media efectiva valga 300 Kpa. Evalúe (a) la eficiencia del ciclo; (b) el calor suministrado (en KW); (c) el volumen desplazado total de la máquina (m 3 ). a) b) c) ⁄ 2- Un ciclo de Carnot utiliza nitrógeno como sustancia de trabajo. El calor suministrado es 54 KJ. La temperatura a la que se cede calor tiene un valor de 21°C y v 3 /v 2 =10. Calcule (a) la eficiencia del ciclo; (b) la temperatura a que se suministra calor; (c) el trabajo realizado. a) b) ( ) ( ) ( ) () c) ()
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TERMODINAMICA I
PROBLEMAS-CARNOT
1- Un motor de Carnot funciona entre las temperaturas de 1000K y 300K, la máquina opera a
200 rev/min y desarrolla 200 KW. Su volumen desplazado total hace que la presión media
efectiva valga 300 Kpa. Evalúe (a) la eficiencia del ciclo; (b) el calor suministrado (en KW);
(c) el volumen desplazado total de la máquina (m3).
a)
b)
c)
⁄
2- Un ciclo de Carnot utiliza nitrógeno como sustancia de trabajo. El calor suministrado es 54
KJ. La temperatura a la que se cede calor tiene un valor de 21°C y v3/v2=10. Calcule (a) la
eficiencia del ciclo; (b) la temperatura a que se suministra calor; (c) el trabajo realizado.
a)
b) ( ) ( )
( )
( )
c)
( )
3- El gas helio se emplea en una máquina de Carnot donde los volúmenes en m3
correspondiente a una adición inicial de calor a temperatura constante, son v1=0.3565,
v2=0.5130, v3=8.0, v4=5.57. Determine la eficiencia térmica.
(
)
(
)
4- Se emplea aire en una máquina motriz de Carnot en la que 22 KJ de calor se recibe a 560
K. la energía térmica es cedida a 270 K., y el volumen desplazado vale 0.127 m3. Calcule (a)
el trabajo realizado; (b) la presión media efectiva.
a)
( )
11.39 KJ
b)
⁄
5- Una maquina motriz de Carnot opera entre los límites de temperatura de 1200 K y 400K,
utilizando 0.4 Kg de aire y funcionando a 500 rev/min. La presión, al inicio del suministro
do de calor, tiene un valor de 1500 KPa, y al final de la misma, 750 KPa. Determine (a) el
calor de entrada por el ciclo; (b) el calor de salida; (c) la potencia desarrollada; (d) el
volumen al final de la adición del calor; (e) la presión media efectiva; (f) la eficiencia
térmica.
( )( )( )
( )
a) (
)
( )( )( ) (
)
( )
62.97 KJ
b)
c) (
)
(
)
d)
e)
f)
6- Una maquina Carnot del ciclo inverso recibe 316 KJ de calor. El proceso de compresión
adiabática reversible incrementa un 50% la temperatura absoluta a la que se efectúa la
adición del calor. Calcule (a) COP (o CF); (b) el trabajo admitido.
a)
b)
Problema 7.-
El refrigerante R-12 a 95°C con x=0.1, fluye a 2 kg/s y se transforma en vapor saturado en
un cambiador de calor a presión constante. La energía se suministra mediante una bomba
de calor con una temperatura baja de 10°C. Determine la potencia que se requiere
suministrar a la bomba de calor. Dibujar el esquema del problema.
TL = 10°C
Solución:
Sea la figura:
Donde:
P= cte
Como el R-12, finalmente se transforma en vapor saturado. Según la tabla, inicialmente:
El R-12 a 95°C es una mezcla de líquido y vapor saturado, donde: