Desarrollo Actividad individual
Cada estudiante deberá, de forma individual, presentar el desarrollo de
los siguientes ejercicios en un documento Word en el foro, este trabajo
individual no se debe colgar en el Entorno de evaluación.
1.
Una turbina de gas adiabática expande aire a 850 kPa y 420°C
hasta 100 kPa y 150°C. A la turbina entra aire por una abertura de
0.3 m2, con una velocidad promedio de 38 m/s, y sale por una
abertura de 1m2.
Determine:
2.
1.1. El flujo de masa de aire que atraviesa la turbina
3.
Solución
Datos
P
1
=
850
kPa
T
1
=
420
°C
P
2
=
100
kPa
T
2
=
150
° C
A
1
=
0.3
m
2
A
2
=
1
m
2
v
1
=
38
m
s
ρ
=
0,265
kg
m
3
h
1
=
3415.4
kj
kg
h
2
=
2522.1
kj
kg
m
(
¿
h
2
+
v
2
2
2
+
g z
2
)+
w
m
(
¿
h
1
+
v
1
2
2
+
g z
1
)=
´
¿
´
¿
´
m
=
ρ
∗
v
1
∗
A
1
=
ρ
∗
v
2
∗
A
2
´
m
=
0,265
kg
m
3
∗
38
m
s
∗
0.3
m
2
´
m
=
3.021
kg
s
1.2. La potencia que produce la turbina.
m
(
¿
h
2
+
v
2
2
2
+
g z
2
)+
w
m
(
¿
h
1
+
v
1
2
2
+
g z
1
)=
´
¿
´
¿
´
m
=
ρ
∗
V
1
∗
A
1
=
ρ
∗
V
2
∗
A
2
V
2
=
V
1
∗
A
1
A
2
V
2
=
38
m
s
∗
0.3
m
2
1
m
2
=
11.4
m
s
Despejamos la potencia
m
(
¿
h
2
+
v
2
2
2
)
m
(
¿
h
1
+
v
1
2
2
)−
´
¿
w
=
´
¿
w
=
3.021
kg
s
(
3415.4
kj
kg
+
(
38
m
s
)
2
2
)−
3.021
kg
s
(
2522.1
kj
kg
+
(
11.4
m
s
)
2
2
)
w
=
3.021
kg
s
(
3415.4
kj
kg
+
14444
m
2
s
2
2
)−
3.021
kg
s
(
2522.1
kj
kg
+
129.9
m
2
s
2
2
)
w
=
[
10317
kg
s
∗
kj
kg
]
+
[
21817
kg
s
∗
m
2
s
2
]
−
[
7 619
kg
s
∗
kj
kg
]
+
[
196.2
kg
s
∗
m
2
s
2
]
w
=
[
10317
kj
s
]
+
[
21817
kgm
2
s
3
]
−
[
7619
kj
s
]
+
[
196.2
kgm
2
s
3
]
w
=
[
10317
kj
s
]
+
[
21817
kj
s
]
−
[
7619
kj
s
]
+
[
196.2
kj
s
]
w
=
[
32134
kj
s
]
−
[
7815.2
kj
s
]
w
=
32134
kj
s
−
7815.2
kj
s
w
=
24318.8
kj
s
4.
Un dispositivo de cilindro-émbolo contiene 0.32 kg de aire, en un
principio a 1.5 MPa y 392°C. Primero se expande el aire
isotérmicamente hasta un valor igual 2 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:
5.
5.1.
Dibuje el recorrido del gas en cada uno de sus pasos en un
diagrama Presión – Temperatura (PT).
5.2.
Datos
estado
1
m
=
0,32
kg
p
1
=
1.5
MPa
T
1
=
392
° C
estado
2
P
2
=
099
Kpa
estado
3
E
p
=
1,2
P
3
=
P
1
=
1.5
MPa
estado
4
T
4
=
T
1
=
392
°C
P
4
=
1.5
MPa
P(Pa)
Calculamos
T
3
mediante la ecuacion de los gases ideales
P
1
V
2
=
nRT
3
T
3
=
nR
P
1
V
2
T
3
=
11.04
mol
∗
8,314
pa
∗
m
3
mol
∗
k
99000
Pa
∗
0.06
m
3
T
3
=
273.0
K
5.3.
Investigue la ecuación de trabajo que aplicaría en cada uno
