Universidad Nacional del Santa

PRACTICA CALIFICADA DE TERMODINAMICA I – UNIDAD III

Apellidos y Nombres:

1. Una central eléctrica de vapor recibe calor de un horno a una tasa de 280 GJ/h. Cuando el vapor pasa por tubos y otros componentes las pérdidas de calor hacia el aire circundante desde el vapor se estiman en alrededor de 8GJ/h. Si el calor de desecho se transfiere al agua de enfriamiento a una tasa de 145 GJ/h, determine a) la salida de potencia neta y b) la eficiencia térmica de esta planta de potencia.

2. Una central eléctrica construida en Hawái en 1987 fue diseñada para operar entre los límites de temperatura de 86°Fen la superficie del océano y 41°F a una profundidad de 2100 pies. Alrededor de 13300 gpm de agua de mar fría eran bombeados desde el océano profundo a través de una tubería de 40 pulgadas de diámetro, para después servir como medio de enfriamiento o sumidero de calor. Si el agua de enfriamiento experimenta un aumento de temperatura de 6°F y la eficiencia térmica es de 2.5%, determine la cantidad de potencia generada. Tome la densidad del agua de mar como 64 lbm/pie3.

3. El agua entra a una máquina de hielo a 55°F y sale como hielo a 25°F. Si el COP de la máquina de hielo es 2.4 durante ésta operación, determine la entrada de potencia requerida para una tasa de para una tasa de producción de hielo de 28 lbm/h. (es necesario eliminar 169 BTU de energía de cada lbm de agua a 55°Fpara convertirla en hielo a 25°F).

4. Se tiene una oficina que está siendo enfriada adecuadamente por un acondicionador de aire de ventana de 12000 BTU/h. Se decide convertir este espacio en una sala de informática mediante la instalación de varias computadoras, terminales e impresoras con una potencia nominal total de 3.5 KW. La instalación tiene almacenados varios acondicionadores de aire de 4000 BTU/h que pueden ser instalados para satisfacer los requerimientos adicionales de enfriamiento. Si se supone un factor de uso de 0.4 (es decir solo el 40% de la potencia nominal será consumida en un momento dado) y la presencia adicional de cuatro personas, cada una generando calor a una tasa de 100W, determine cuántos de estos acondicionadores será necesario instalar en una sala.

5. Una central eléctrica geotérmica utiliza como fuente de calor de agua geotérmica a 160°C a una tasa de 440 kg/s, y produce 22MW de potencia neta. Si la temperatura del ambiente es de 25°C, determine a) la eficiencia térmica real, b) la eficiencia térmica máxima posible y c) la tasa real a la que esta central rechaza calor.

6. La estructura de una casa está construida de tal manera que pierde calor a una tasa de 5400 KJ/h por diferencia en °C entre el interior y el exterior. Una bomba de calor que requiere una entrada de potencia de 6 KW se emplea para mantener esta casa a 21°C. Determine la temperatura exterior mínima con la que la bomba de calor satisface los requerimientos mínimos de calefacción de ésta casa.

7. Un sistema de aire acondicionado se usa para mantener una casa a 75°F cuando la temperatura exteriores de 95°F. La casa gana calor a través de las paredes y ventanas a una tasa de 800 Btu/min, mientras que la tasa de generación de calor dentro de la casa debido a las personas, luces y aparatos equivale a 100 Btu/min. Determine la entrada de potencia mínima requerida para este sistema.

Prof. Denis Arangurí Cayetano