Escuela de Ingenieros School of Engineering

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1 Ecuela de Ingeniero Aignatura / Gaia ERMODINÁMICA 2º EORÍA 1 (10 punto) Curo / Kurtoa IEMPO: 45 minuto. Lea la 10 cuetione y ecriba dentro de la cailla a la derecha de cada cuetión V i conidera que la afirmación e verdadera, o F i conidera que e fala. La repueta correcta e puntúan con +1, la incorrecta con 1 y la en blanco no e puntúan. La repueta deben ecribire con bolígrafo. 1. En un vapor húmedo, el volumen epecífico y la temperatura on propiedade independiente. 2. El evaporador en una bomba de calor e encuentra en la calle. 3. La entropía e una propiedad, y por tanto u variación en un proceo ólo depende del etado inicial y final de dicho proceo. 4. En una bomba de calor, cuanto menor ea la diferencia de temperatura entre lo foco (el local calentado y la calle), el coeficiente de operación de la máquina erá mayor. 5. En una turbina de ga, el uo de un regenerador ólo tiene entido i la temperatura de lo gae de combutión a la alida de la turbina e menor que la temperatura del aire a la alida del compreor. 6. La entropía generada (σ) en un compreor reverible refrigerado puede er negativa. 7. El proceo que tiene lugar en la válvula de expanión de un frigorífico e iempre irreverible. 8. En una central térmica el objetivo e extraer calor del foco caliente. 9. odo proceo iocoro dentro de la región de aturación e también un proceo iotermo. 10. En el modelo de utancia incompreible on iguale el calor epecífico a volumen contante y el calor epecífico a preión contante. V o F P Manuel Lardizabal, Donotia-San Sebatián, Gipuzkoa Spain el: Fax:

2 EORÍA 2 (10 punto) Rellene la tabla indicando para cada propiedad i u valor aumenta ( ), diminuye ( ) o no cambia (=) en cada uno de lo proceo decrito. (0 fallo: 2 punto; 1 fallo: 1 punto; 2 fallo o má: 0 punto) Proceo P h 1 2: Bomba adiabática irreverible, la entrada e líquido ubenfriado. 3 4: Compreor adiabático irreverible de un ciclo frigorífico, la entrada e vapor obrecalentado. 5 6: Válvula de etrangulación con un ga ideal. 7 8: Caldera de un ciclo de Rankine con obrecalentamiento. Repreente lo diagrama de lo cuatro proceo decrito, eñalando claramente en cada cao la poición de la línea repreentativa (iobara, ioterma, aturación, etc.). (2 punto)

3 EORÍA 3 (5 punto) Qué e la temperatura de aturación adiabática de un aire húmedo. Demuetre que la aturación adiabática e puede aproximar a un proceo ioentálpico del aire húmedo.

4 EORÍA 4 (5 punto) Un ga perfecto e expande en una turbina en régimen etacionario, egún un proceo reverible politrópico de índice n (con 1<n<k), dede P 1, 1 hata P 2. Deduzca una expreión del trabajo obtenido en la turbina por unidad de maa de ga, en función de n, P 1, 1, P 2, c p y R. Repreente el proceo en un diagrama.

5 Ecuela de Ingeniero Aignatura / Gaia Curo / Kurtoa ERMODINÁMICA 2º PROBLEMA 1 (20 punto) IEMPO PARA LOS DOS PROBLEMAS: 2 hora. Una central nuclear tiene una picina para almacenar el combutible gatado. La picina tiene dimenione (en m) Contiene m c =900 tonelada de combutible gatado (óxido de uranio), y el reto (m a ) e agua detilada. La temperatura de la picina (1) e de 50 ºC. Debido a la radioactividad reidual, el combutible emite un calor, que e etima en 0,7 W/kg. Ee calor e evacúa gracia a un itema de refrigeración formado por una corriente de agua, que entra a 20 ºC (3), y ale a 35 ºC (4), a preión atmoférica de 1 bar, lógicamente in mezclare con el agua de la picina. (a) Calcule el caudal neceario de agua de refrigeración (m, kg/). (b) Calcule la entropía generada en régimen etacionario, por unidad de tiempo (, kw/k). (c) Si por un accidente (por ejemplo un tunami) e corta la refrigeración, calcule cuánto tiempo tardará el agua en comenzar a hervir (etado 2). (d) Repreente en un diagrama lo cuatro etado decrito del agua. Dato: denidad del combutible, c =4500 kg/m 3 ; calor epecífico del combutible, c c =0,9 kj/kgk. Se upone que la picina e encuentra a preión atmoférica. (a) Caudal de refrigeración. (b) Entropía generada. (c) iempo para hervir. kg/ kw/k (d) Diagrama de lo cuatro etado, con indicación de la línea repreentativa: ioterma, aturación, etc. 1 h 4 3 P Manuel Lardizabal, Donotia-San Sebatián, Gipuzkoa Spain el: Fax:

6 Ecuela de Ingeniero Aignatura / Gaia Curo / Kurtoa ERMODINÁMICA 2º PROBLEMA 2 (25 punto) IEMPO PARA LOS DOS PROBLEMAS: 2 hora. Se repreenta el diagrama de flujo de una turbina de ga regenerativa. Opera con aire ga perfecto (k=1,4 y M=29). En el regenerador e precalienta el aire de entrada a la cámara de combutión, gracia al aire de alida de la turbina. Se conocen lo iguiente dato: Entrada al compreor (1): 1 =300 K, P 1 =100 kpa=p 6. Salida del compreor (2): 2 =500 K. Entrada en la cámara de combutión (3): 3 =775 K. El compreor y la turbina tienen un rendimiento ioentrópico de 0,8. La temperatura máxima del ciclo e 1200 K. Com- preor 1 Se pide: (5 punto cada pregunta) (a) Repreente el ciclo del aire en un diagrama, con indicación de la línea repreentativa (ioterma, iobara ) (b) Relación de compreión, r=p 2 /P 1 6 Regenerador 2 3 Cámara 4 urbina (c) Eficiencia del regenerador. % (d) Entropía epecífica generada en la turbina. kj/kgk (e) Rendimiento del ciclo. % 5 P Manuel Lardizabal, Donotia-San Sebatián, Gipuzkoa Spain el: Fax:

7 Ecuela de Ingeniero Aignatura / Gaia Curo / Kurtoa ERMODINÁMICA 2º PROBLEMA 3 EES (25 punto) IEMPO PARA LA PRUEBA CON EES: 1 hora 15 minuto. GRABE EL FICHERO DE EXENSIÓN EES EN LA UNIDAD G:\ En un upermercado e tiene un ciclo de refrigeración que opera con R 134a, con doble etapa de compreión y con do evaporadore. Uno de lo evaporadore e utiliza para enfriar yogure, y el otro para mantener lo pecado congelado. Se conocen lo iguiente dato: Preión de entrada al compreor 1: 100 kpa emperatura en 1 (alida del evaporador 1): 5 grado de obrecalentamiento. Preión de alida del compreor 1: 280 kpa Salida del evaporador 2: vapor aturado. Rendimiento ioentrópico del compreor 1: 0,9 Rendimiento ioentrópico del compreor 2: 0,7 Caudal máico que circula por el compreor 1: m 1 = 4 kg/ Caudal máico que circula por el compreor 2: m 3 = 6 kg/ Preión en el condenador: 900 kpa La alida del condenador e líquido aturado. 7 Calle o edificio del upermercado (Suponemo que no e aprovecha) 6 Condenador Evaporador 2 Yogure Q 2 m m Compreor 2 Mezclador Compreor Evaporador 1 m 1 Congelado Se pide (cada apartado vale 5 punto) a) Calcular el COP del ciclo frigorífico. b) Repreente el diagrama P h del ciclo. Q 1 P Manuel Lardizabal, Donotia-San Sebatián, Gipuzkoa Spain el: Fax:

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