Escuela de Ingenieros School of Engineering

Transcripción

1 Ecuela de Ingeniero Aignatura / Gaia Curo / Kurtoa ermodinámica 2º EORÍA 1 (10 punto) 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. Si un proceo e cuaietático, e reverible. 2. La energía interna de un crital perfecto a 0 K vale En un diagrama h-, la iobara tienen pendiente poitiva dentro de la región bifáica. 4. El caudal máico e puede evaluar como producto de la velocidad por la ección tranveral por el volumen epecífico. 5. La variación de entropía de una utancia en un proceo cualquiera cumple que 2 δ Q S2 S1 = La expreión du=ds-pdv ólo e válida para proceo reverible. 7. En un ciclo que interacciona con un olo foco, el trabajo neto e iempre poitivo o nulo. 8. El coeficiente de funcionamiento (COP) de un ciclo frigorífico puede er menor que Si e aumenta la preión de un aire húmedo iotérmicamente, puede producire la condenación del vapor. 10. La temperatura de aturación adiabática e la temperatura a la que un aire húmedo alcanza la aturación tra una humidificación adiabática con vapor de agua. 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 emperatura Entalpía Entropía Denidad 1-2: Caldera de un ciclo de vapor, hata vapor obrecalentado 3-4: urbina adiabática de un ga ideal, con rendimiento ioentrópico η <1 5-6: Compreor adiabático de vapor aturado, con rendimiento η <1 7-8: Etrangulación adiabática de un líquido aturado en una válvula 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 (10 punto) (a) Partiendo de la expreión dh=d+vdp, demuetre que un proceo adiabático reverible de un ga ideal viene decrito por la línea de etado Pv k =cte. (b) Un ga perfecto e comprime reveriblemente en un cilindro adiabático. Encuentre una expreión del trabajo neceario para la compreión, en función de la maa m, la temperatura inicial 1, y el volumen inicial y final del cilindro, V 1 y V 2.

4 Ecuela de Ingeniero Aignatura / Gaia Curo / Kurtoa ermodinámica 2º PROBLEMA 1 (20 punto) Un depóito rígido etá dividido en do parte iguale por un pitón, cuyo epeor e depreciable. Inicialmente, una de la parte contiene 5 kg de agua a 200 kpa y 25 ºC, y en la otra e ha hecho el vacío. Se libera la fijación del pitón, que puede delizar in fricción. Al mimo tiempo, e permite al agua que intercambie calor con u entorno, hata que la temperatura del depóito vuelve al valor inicial de 25 ºC. Agua Vacío Se pide: (4 punto cada apartado) (a) Repreente el proceo en un diagrama P-v, con indicación de la línea repreentativa: ioterma, aturación, etc. (b) Volumen del depóito. m 3 (c) Preión final. (d) Calor tranferido en el proceo. (e) Entropía generada en el proceo. kpa kj kj/k P Manuel Lardizabal, Donotia-San Sebatián, Gipuzkoa Spain el: Fax:

5 Ecuela de Ingeniero Aignatura / Gaia Curo / Kurtoa ermodinámica 2º PROBLEMA 2 (25 punto) Una máquina de cubito de hielo opera con freón 12 (R-12), que igue un ciclo imple de compreión con vapor. Se abe que la máquina produce 18 kg/h de hielo a -4 C a partir de agua a 15 C; que el evaporador de freón trabaja a 150 kpa aliendo el vapor a -10 C; que el compreor de freón e adiabático, con un rendimiento ioentrópico de 0,85; que el condenador e refrigera con aire del ambiente, aliendo de él líquido aturado a 900 kpa; y que no hay pérdida de calor ni preión en la tubería del circuito. Dato: temperatura ambiente 0 = 27 C; calor epecífico del hielo c p = 2,07 kj/kg.k; entalpía de fuión del hielo h f = 333,40 kj/kg. Se pide: (5 punto la pregunta (a), 4 el reto) (a) Repreente el ciclo del freón en diagrama P-h y -, con indicación de la línea repreentativa (ioterma, iobara, aturación ) (b) COP que tendría una máquina frigorífica reverible cuyo foco etuvieran a -4 y 27 ºC. (c) Calor retirado en el evaporador. (d) Maa de CF 2 Cl 2 que circula por el circuito. kw kg/ (e) COP del ciclo. (f) Variación de entropía del agua. kj/kgk P Manuel Lardizabal, Donotia-San Sebatián, Gipuzkoa Spain el: Fax:

6 Ecuela de Ingeniero Aignatura / Gaia Curo / Kurtoa ermodinámica 2º PROBLEMA 3-EES (25 punto) IEMPO PARA LA PRUEBA CON EES: 1 hora 30 minuto. GRABE EL FICHERO DE EXENSIÓN EES EN LA UNIDAD G:\ Un ciclo de Rankine regenerativo opera con un calentador cerrado. El agua ale de la caldera a 6 MPa y 450 ºC (1) con un caudal de 24 kg/, y e condena en el condenador a 20 kpa. Se extrae vapor de la turbina (2) a 400 kpa para el calentador cerrado, del que ale como líquido aturado (7), y e reintroduce al ciclo en el condenador. En el calentador cerrado, el agua (6) e calienta hata 8 ºC meno que la temperatura de condenación del vapor extraído. La eficiencia ioentrópica de la turbina y la bomba e del 88 % y 3 6 y Se pide: (a) Repreentación del proceo en un diagrama -. (10 punto) (b) Fracción de vapor extraído (y). (8 punto) (c) Rendimiento térmico del ciclo. (7 punto) (d) (Opcional, 5 punto) Etime la preión óptima de la extracción (2), que conduce a un rendimiento máximo del ciclo, entre 100 y 1000 kpa. kpa P Manuel Lardizabal, Donotia-San Sebatián, Gipuzkoa Spain el: Fax: