Contenido. Prefacio Nomenclatura

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1 Contenido Prefacio Nomenclatura xvii xxv 8 CICLOS DE POTENCIA DE GAS Consideraciones básicas en el análisis de ciclos de potencia 8-2 El ciclo de Carnot y su valor en ingeniería 8-3 Suposiciones de aire estándar 8-4 Breve panorama de las reciprocantes 8-5 Ciclo de Otto: el ciclo ideal para las máquinas de encendido de chispa 8-6 Ciclo Diesel: el ciclo ideal para las máquinas de encendido por compresión 8-7 Ciclos de Stirling y Ericsson 8-8 Ciclo Brayton: el ciclo ideal para los motores de turbina de gas 8-9 El ciclo Brayton con regeneración 8-10 El ciclo Brayton con interenfriamiento, recalentamiento y regeneración 8-1 l Ciclos ideales de propulsión de chorro 8-12 Anilisis de la segunda ley en ciclos de potencia de gas 8-13 Resumen

2 9 CICLOS DE POTENCIA DE VAPOR Y COMBINADO El ciclo de vapor de Carnot Ciclo Kankine: el ciclo ideal para los ciclos de potencia de vapor Desviaci6n de los ciclos do potencia dc \,apor realcs respecto de 104 itle ili/ntlo~ ;,C6mo incrementar la eficiencia del ciclo R inkine'l 61 ciclo ideal Kankine de recalentiirriiento ki cicio ideai Rtiiihine i-egeiiei-:iii\o Análisis de la segunda ley en ciclos de poteiicia dc vapor (.'ogeiiei-nc~icín Ciclos de \ xpor biridrios Ciclos de potencia cor~ibinadoa de gas-vapor Resumen Referencias y lect~irasugeridas 10 CICLOS DE REFRIGERACIÓN 10-1 Refrigeradores y bonibas de calor 10-2 El ciclo de Carnot invertido O - F.1 ciclo ideal de refriyeración por cornpre.;ion de v;ipor O Ciclos rcales de refrigeración por coiiiprcsiiín Uc : ~ipv: Selección del refrigeraiite adecuado 10-6 Sistemas de bombas de calor 10-7 Sistemas iiiilovadores de retrigeracióii por coiiipresióii cie v 10-8 Ciclos de refrigeración de gas 10-9 Sisteirias de refrigeración por absorción 10-1 O Generación de potencia terrnoeléctrica y sistemn.; de refrigeración Resumen 11 RELACIONES DE PROPIEDADES TERMODINÁMICAS Un poco de matemáticas: derivadas parciales y relaciones iisociadas 11-2 Idas relaciones de Maxwell 11-3 La ecuación de Clapeyron 4 Relacioiies generales para t111, tlli, 11s. C', y C;,

3 11-5 El coeficiente Joule-Thomson 11-6 Ah, Au y As de gases reales 11-7 Resumen 12 MEZCLAS DE GASES 12-1 Composición de una mezcla de gases: Masa y fracciones moleculares 12-2 Comportamiento P-V-T de me~clas de gases: Gases ideales y reales 12-3 Propiedades de me~cla dc gases: Gases idcalcs 4 reales 12-4 Resumen 13 MEZCLAS DE GAS-VAPOR Y ACONDlClCNAMlENTO DE AIRE Aire seco y atmosférico Humedad específica y relativa del aire Temperatura de punto de rocío Saturaci6ii adiabáticü y teiiiperaturas de bulbu Iiúiiiedu 1.a carta psicrornétrica Comodidad humana y acondicionamiento de aire Procesos de acondicionamiento de aire Resumen Coinbustibles y combustión Procesos de combustión teórico y real Entalpía de formación y entalpía de combusti6n Análisis de la primera ley de sistemas reactivos Temperatura de tlama adiabática Cambio de entropía de sistemas reactivos Anrílisis de la segunda ley de sistemas reactivos Resumen

4 xii 15 EQUILIBRIO QU~MICO Y DE FASE 15-1 Criterio para el equilibrio químico 15-2 La constante de equilibrio para mezclas de gases ideales 15-3 Algunas aclaraciones importantes acerca de la K,, de me~clas de gases ideales 15-4 Equilibrio químico para reacciones simultáneas 15-5 Variación de K,, con la temperatura 15-6 Equilibrio de fase 7 - i 3-7 Resuriieii Referencias y lecturas sugerid rs I'robleiiias 16 M TERMODINÁMICA DEL FLUJO DE FLUIDO A ALTA VELOCIDAD Propiedades de estaricaniiento Velocidad del soiiiclo y riúiiiero de rriach Fl~i.jo isentrópico ~inidiriiensional Flu-jo isentr6pico a través de toberas Ondas de choque norrnales en flu,io de tobera Fli,,ju a ti-avks de toberas y difusore\ reales 70beras de vapor Resuinen APÉNDICE 1 TABLAS DE PROPIEDADES, FIGURAS Y DIAGRAMAS (UNIDADES DEL SI) Tabla A- l Tabla A-2 Tabla A-3 Tabl~ A-3 Tabla A-5 Tabla A-6 Tabla A-7 Tabla A-X Masa molar, constante de gas y propiedades del punto crítico Calores específicos de gas ideal de varios gases Calores específicos y densidades de sólidos y líquidos Ag~ia saturada -tabla de ternperaturas Ag~iii saturada -tabla de presione.; Agua sobrecalentada Agua líquida comprimida Hielo saturado -vapor de agua

5 Figura A-9 Figura A- 1 0 Tribla A-l 1 Tabla A- 12 Tabla A- 13 Fig~ird A- 14 T'ibla A- 1 S Tabla A- 16 T,ihl i A- 1 7 T,tbl'i A- I X T,ihl;i 4-10 rcihla A-20 Tabla A-2% Tabla A-29 Figura A-30 Figura A-3 1 Figiira A-12 i-~giir-a A-33 Tabla A-34 Tribla A-35 Diagrama T-s para el agua A-20 Diagrama de Mollier para el agua A-2 1 Refrigerante saturado 12 -tabla de temperatura A-22 Refrigerante saturado 12 -tabla de presión A-23 Refrigerante sobrecalentado 12 A-24 Diagrama P-11 para el refrigerante 12 A-27 Refrigerante 134a saturado A-28 Refrigerante 1 34a sobrecalentado.4-30 Propiedades de gas ideal del aire 4 -?A Propiedades de gas ideal del nitrógeno. N' A-36 Pi-opied:tde\ de gn\ ide;il dcl o~ígciio, O',A - 36 Propiedades de Fa.: idríil drl di6uidcl dr cnrhonc\. CO-, A b --,\ n r: Propiedades de gas ideal del nionóxido de carbono, C O A-42 Propied;iciri., tic g;i\ iílrnl ( 1 ~ 1 r hi,lrtí«rn<\ U a Propiedades de gas ideal del vapor de agua, H,O A-45 Propiedades de gas ideal del oxígeno monoatómico. O A-47 Propiedades de gas ideal del hidróxido. OH A-47 Entalpía de formación, función de Gibbs de formación y entropía absoluta a 25 C 1 atm A-4X Entalpía dc cuiribusticín y eritalpía de vapori~acion a 25 C. 1 atiii,440 Logaritmos base r de la constante de eqiiilibi-io K,, A-50 Constantes que aparecen en las ecuaciones de estado Reattie-Bridgeman y Benedict-Webb-Rubin A-5 1 Gráfica generalizada de compresibilidad A-52 Gr3fica generalizada de desviación de entalpía A-S5 Gráfica generalizada de desviación de entropía A-S7 Gráfica psicrométrica a I atni de presicín total A-S9 Funciones de flujo compresible isentrópico unidimensional para un gas ideal con calores específicos y masa molar constantes, y k = 1.4 A-60 Funciones de choque normal unidiinensional para un gas ideal con calores específicos y masa molar constantes, y k = 1.4 A-61 xiii APÉNDICE 2 TABLAS DE PROPIEDADES, FIGURAS Y DIAGRAMAS (UNIDADES INGLESAS) Tabla A- 1 E Masa molar. conqtante de yas y propiedndeq del punto crítico A-64

6 xiv Tabla A-2E Tabla A-3E Tabla A-4E Tabla A-SE Tabla A-6E Tabla A-7E Tabla A-XE Figura A-9E Figura A- I Ok Tabla A- I I k Tabla A- 1 2E Tabla A- 13E F!g?!!-:! ^! 4E Tabla A- 1 SE Tabla A- 16E Tabla A- 17E Tabla A- 1 XE Tabla A- I 9E Tabla.4-20E Tabla A-2 1 E Tabla A-22E Tabla A-23E Tabla A-26E Tabla A-27E Tabla A-29E Calores específicos de gas ideal de varios gases Calores específicos y densidades de sólidos y líquidos Agua saturada -tabla de temperaturas Agua saturada -tabla de presiones Agua sobrecalentada Agua líquida comprimida Diagrama T-5 para el agua Diagrama de Mollier para el agua Ketrigerante sat~~rado 12 tabla de tciiipcratura Refrigerante saturado 12 tabla de pre4ión Refrigerante sobrecalentad» 12 n;,,,,,.'am,a P 1, n,,,.,,,,i..,,c..;,,,...,%., ".. ""' "r"...-. e Refrigerante saturado 134a Refrigerante sobrecalentado 1343 Propiedades de gah ideal del aire Propiedades de gas ideal del nitrógeno, N: Propiedades de gas ideal del oxígeno, 0: Propiedades de gas ideal del dicíxido de carbono, COZ Propiedades de gas ideal del monóxido de carbono. CO Propiedades de gas ideal del hidrógeno, H? Propiedades de gas ideal del vapor de agua, H20 Entalpía de formación, función de Gibbs de formación y entropía absoluta a 77"F, 1 atm Entalpía de combustión y entalpía de vaporización a 77"F, 1 atm Constantes que aparecen en las ecuaciones de estado Beattie-Bridgeman y Benedict-Webb-Rubin Gráfica psicrométrica a 1 atm de preuión total APÉNDICE 3 ACERCA DEL SOFTWARE A-1 09 Índice 1-1