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Actividades a desarrollar Actividades individuales: Cada estudiante deberá, de forma individual, presentar el desarrollo de los siguientes ejercicios. 1. Realice las siguientes conversiones de unidades: a. Convertir 10524BTU/lb a kJ/kg b. Convertir una cantidad de calor igual a los dígitos de su cédula de BTU/h a W . c. Convertir un flujo igual a 1258 galones/min a m 3 /h. d. Convertir un flujo de energía igual a su edad en kcal/min a J/s Solución a. 1052 BTU lb 2,326 KJ Kg 1 BTU lbm = 2446,952 KJ Kg b. 1098764015 BTU h 1 h 3600 s 1,055056 KW 1 BTU S 1000 W 1 KW = 322015990,7 W c . 1258 gpm 1 m 3 s 15,850 gpm 3600 s 1 h = 285728,7066 m 3 h
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d . 25 Kcal min 4.184 KJ 1 1000 J 1 KJ 1 min 60 s = 1743,333 J s 2. Una turbina de gas adiabática expande aire a 1250 kPa y 500°C hasta 100 kPa y 145°C. A la turbina entra aire por una abertura de 0.35 m 2 , con una velocidad promedio de 25 m/s, y sale por una abertura de 1m 2 . Determine: 2.1. El flujo de masa de aire que atraviesa a turbina 2.2. La potencia que produce la turbina. Solución De la tabla A-17 (propiedades del G.I del aire): T 1 = 500 ° C = 773 K ,interpolando obtenemosh 1 = 792,38 KJ Kg T 2 = 145 ° C = 418 K ,interpolandoobtenemos h 2 = 419,23 KJ Kg Asumiendo que el aire es un gas ideal obtenemos:
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PV = nRT PV = m PM RT ,ν = R T P PM ν 1 = R T 1 P 1 PM = ( 8,314 KPa m 3 Kmol K ) ( 773 K ) ( 1250 KPa ) ( 29 Kg Kmol ) = 0,177 m 3 Kg Flujode masadel aire ´ m, ´ m = A 1 Ve ν 1 = ( 1 m 2 )( 25 m s ) 0,177 m 3 Kg = 141,243 Kg s Potenciade laturbinaW ,W T = ´ m ( h 1 h 2 ) = ( 141,243 Kg s )( 792,38 KJ Kg 419,23 KJ Kg ) W T = 52704,83 W 3. Un dispositivo de cilindro-émbolo contiene 0.85 kg de aire, en un principio a 1.5 MPa y 350°C. Primero se expande el aire isotérmicamente hasta un valor igual a los últimos tres dígitos de su cédula en kPa. Después, el mismo gas se comprime en un proceso politrópico con un exponente politrópico de 1.2, hasta la presión inicial; por último, se comprime a presión constante hasta llegar a la temperatura inicial. Con base en esta información realice los siguientes pasos: 3.1. Dibuje el recorrido del gas en cada uno de sus pasos en un diagrama Presión – Temperatura (PT).
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