CAP 5Conservación de la masa 5-7 A una tobera entra aire constantemente a 2.21 kg/m3 y 40 m/s, y sale a 0.762 kg/m3 y 180 m/s. Si el área de entrada de la tobera es 90 cm2, determine a) la tasa de flujo másico por la tobera, y b) el área de salida de ésta. Respuestas: a) 0.796 kg/s, b) 58 cm2 5-8 Entra agua a los tubos de una caldera, de 130 mm de diámetro constante, a 7 MPa y 65 °C, y sale a 6 MPa y 450 °C, a una velocidad de 80 m/s. Calcule la velocidad del agua en la entrada de un tubo, y el flujo volumétrico a la entrada. 5-13 Un globo de aire caliente, esférico, se llena con aire a 120 kPa y 20 °C, y su diámetro inicial es 5 m. A este globo entra aire a 120 kPa y 20 °C, con una velocidad de 3 m/s, a través de una abertura de 1 m de diámetro. ¿Cuántos minutos tardará el globo en inflarse hasta un diámetro de 15 m, cuando la presión y temperatura del aire en el interior del globo son iguales que las del aire que entra a él? Respuesta: 12.0 min 5-15 A un tubo de 28 cm de diámetro entra refrigerante 134a, a las condiciones constantes de 200 kPa y 20 °C, con una velocidad de 5 m/s. El refrigerante gana calor al pasar, y sale del tubo a 180 kPa y 40 °C. Determine a) el flujo volumétrico del refrigerante en la entrada, b) el flujo másico del refrigerante, y c) la velocidad y el flujo volumétrico en la salida. 5-16 Una sala de fumar debe admitir a 15 fumadores. El requisito mínimo de aire fresco para salas de fumar debe ser 30 L/s por persona (ASHRAE, Norma 62, 1989). Determine la tasa de flujo mínima necesaria de aire fresco que se debe suministrar a la sala, y el diámetro del ducto, para que la velocidad no sea mayor de 8 m/s. Trabajo de flujo y transporte convectivo de energía 5-22 Un compresor de aire maneja 6 L de aire a 120 kPa y 20 °C, y lo entrega a 1 000 kPa y 400 °C. Calcule el trabajo de flujo, en kJ/kg, que requiere el compresor. Respuesta: 109 kJ/kg Por un tubo pasa aire en flujo constante, a 300 kPa, 77 °C y 25 m/s, a una tasa de 18 kg/min. Determine a) el diámetro del tubo, b) la tasa de energía de flujo, c) la tasa de transporte de energía por medio de transferencia de masa y d) el error cometido en el inciso c) si se desprecia la energía cinética. Balance de energía de flujo estacionario: toberas y difusores 5-29 A un difusor adiabático entra aire a 80 kPa y 127 °C, al flujo constante de 6 000 kg/h, y sale a 100 kPa. La velocidad de aire baja de 230 a 30 m/s al pasar por el difusor. Calcule a) la temperatura del aire a la salida, y b) el área de salida del difusor. 5-30 A una tobera entra aire constantemente a 300 kPa, 200 °C y 45 m/s, y sale a 100 kPa y 180 m/s. El área de entrada de la tobera es 110 cm2. Determine a) el flujo másico por la tobera, b) la temperatura del aire a la salida y c) el área de salida de la tobera. Respuestas : a) 1.09 kg/s, b) 185 °C, c) 79.9 cm2 5-37 A una tobera adiabática entra dióxido de carbono, de una manera estacionaria, a 1 MPa y 500 °C, a una razón de 6.000 kg/h, y sale a 100 kPa y 450 m/s. El área de entrada a la tobera es 40 cm2. Determine a) la velocidad de entrada y b) la temperatura de salida. Respuestas: a) 60.8 m/s, b) 685.8 K Turbinas y compresores 5-47 Refrigerante R-134a entra a un compresor a 100 kPa y –24 °C. y sale a 800 kPa y 60 °C. de donde 10 por ciento del vapor se extrae para algún otro uso.1 m2 a una velocidad de 15 m/s.95 kJ/kg. b) 1.6 MW. Si la potencia generada por la turbina es 4 MW. determine la tasa de trabajo realizado por el vapor durante este proceso. desde la presión en el condensador hasta la presión en el evaporador. Respuesta: 285 °C . llamada vapor húmedo.8 m/s.957 5-69 Se estrangula vapor de agua a través de una válvula bien aislada. b) la potencia desarrollada por la turbina y c) el área de entrada de la turbina. como vapor saturado. El helio entra a este compresor a través de un tubo con sección de 0. con una velocidad de 60 m/s y sale a 2 MPa y 300 °C. El refrigerante gana calor a una tasa de 2 kJ/s al pasar por el difusor. y en la salida son 40 kPa. 5-67 Una mezcla de líquido y vapor de agua saturados. b) 14. El área de entrada de la tobera es 50 cm2. entra a 1. 5 MPa.35 m3/min. Si el área de salida es 80 por ciento mayor que la de entrada. El flujo másico del vapor es 20 kg/s. de 8 MPa y 350 °C hasta 2 MPa. 5-49 Por una turbina adiabática pasa un flujo estacionario de vapor de agua. donde la presión es 10 kPa y la calidad es de 85 por ciento. Determine a) el cambio de energía cinética. Respuestas: a) 60. El resto del vapor continúa expandiéndose a la salida de la turbina. Determine a) el flujo másico del vapor de agua. ¿Cuál es la calidad de vapor de agua en la línea de suministro? Respuesta: 0.5-41 Considere un difusor al que entra refrigerante 134a.0119 m2 5-52 Por una turbina pasa vapor de agua con un flujo constante de 45.000 lbm/h. y una velocidad despreciable.308 kg/s 5-42 Considere una tobera a la que le entra vapor de agua de una manera estacionaria a 4 MPa y 400 °C. 400 °C y 80 m/s en la entrada. y la tobera pierde calor a la tasa de 75 kJ/s. b) la velocidad de ese vapor a la salida y c) el área de salida de la tobera. fluye en una línea de suministro de vapor de agua a 2 000 kPa y se estrangula hasta 100 kPa y 120 °C. El R-134a entra al tubo capilar como líquido saturado a 50 °C y sale a 20 °C. con un flujo de 1. determine a) la velocidad de salida y b) el flujo másico del refrigerante. y sale a 5 psia. c) 0. como vapor saturado a 800 kPa con una velocidad constante de 120 m/s. calcule la tasa de pérdida de calor del vapor de agua. Determine la temperatura final del vapor. El vapor se expande en la turbina hasta vapor saturado a 500 kPa. y sale a 900 kPa y 40 °C. Respuestas: a) 1. Si la turbina es adiabática. Determine la calidad del refrigerante en la entrada del evaporador. Determine el flujo másico del R-134a. 92 por ciento de calidad y 50 m/s. Respuesta: 27 790 kW 5-61 Determine el requerimento de potencia para un compresor que comprime helio de 150 kPa y 20 °C a 400 kPa y 200 °C. 5-59 Entra vapor a una turbina de flujo uniforme con un flujo másico de 20 kg/s a 600 °C.000 psia y 900 °F. Las condiciones iniciales del vapor son 6 MPa. ¿Cuál es el aumento en la potencia de flujo durante este proceso? Válvulas de estrangulamiento 5-66 En algunos sistemas de refrigeración se usa un tubo capilar adiabático para hacer bajar la presión del refrigerante. y la entrada de potencia al compresor. Una posibilidad es construir plantas con quemadores de carbón. se liberan 28. Actualmente la construcción de plantas IGCC cuesta alrededor de $1.5. la bomba de calor entrega 2.000 kJ/kg. ¿Cuánto calor recibe? Respuesta: 1 667 kJ/kg 6-21 Una planta termoeléctrica con una generación de potencia de 150 MW consume carbón a razón de 60 toneladas/h. ¿La tasa real de transferencia será mayor o menor que este valor? ¿Por qué? 6-20 Una máquina térmica con una eficiencia térmica de 40 por ciento rechaza 1 000 kJ/kg de calor. Determine la tasa de transferencia térmica al agua del río. por sus siglas en inglés).89 106 kg. Es decir. Estados Unidos necesitará construir nuevas plantas eléctricas para generar una cantidad adicional de 150. para el proceso de enfriamiento. Respuesta: 30. Otra posibilidad es usar las plantas más limpias ecológicamente de Ciclo Combinado de Gasificación Integrada (IGCC. en kW.5 kWh de energía a la casa por cada kWh de electricidad que consume. El carbón gasificado se quema luego en una turbina de gas. ¿Es ésta una violación de la primera ley de la termodinámica? Explique.000 MW de electricidad para responder a la demanda creciente de potencia eléctrica. El poder calorífico promedio del carbón es alrededor de 28. El poder calorífico del carbón es 28. y el rechazo de calor en . Si la planta IGCC ha de recuperar su diferencia de costo por ahorros en combustible en cinco años. 6-41 Un refrigerador que se usa para enfriar una computadora necesita 3 kW de potencia eléctrica. que usa. La relación real gravimétrica aire-combustible en el horno se calcula que es 12 kg aire/kg de combustible. determine cuál debe ser el precio del carbón en dólares por tonelada 6-28 Una planta eléctrica de carbón produce una potencia neta de 300 MW con una eficiencia térmica total de 32 por ciento.000 kJ de calor al quemar una tonelada de carbón). 6-42 Un almacén de alimentos se mantiene a –12 °C mediante un refrigerador. Si el poder calorífico del carbón es 30. y parte del calor de desecho de los gases de escape se recupera para generar vapor para la turbina de vapor.0 por ciento 6-24 El Departamento de Energía proyecta que entre los años 1995 y 2010. y tiene un COP de 1.4. La ganancia total de calor al almacén se estima en 3 300 kJ/h.000. pero su eficiencia es alrededor de 48 por ciento. Calcule el efecto de enfriamiento de este refrigerador.000. en las que el carbón se somete a calor y presión para gasificarlo al mismo tiempo que se eliminan el azufre y sus derivados. Determine a) la cantidad de carbón que se consume durante un periodo de 24 horas y b) la tasa de aire que fluye a través del horno. Respuestas: a) 2. cuya construcción cuesta $1 300 por kW y tienen una eficiencia de 40 por ciento. en un entorno de 30 °C.000 kJ/kg. b) 402 kg/s Refrigeradores y bombas de calor 6-35C Una bomba de calor que se usa para calentar una casa tiene un COP (coeficiente de desempeño) de 2.CAP 6 Máquinas térmicas y eficiencia térmica 6-18 Una planta termoeléctrica de 600 MW. el agua de un río cercano tiene una eficiencia térmica de 40 por ciento. determine la eficiencia total de esta planta.500 dólares por kW.000 kJ por tonelada (es decir. Determine la salida de potencia del motor y la temperatura de la fuente. ¿Cuántos kilowatts de potencia necesitará este refrigerador para operar? Respuesta: 4. Determine a) la producción de potencia de la máquina y b) la temperatura de la fuente. y produce 8 00 kW de potencia neta. determine a) el COP de la bomba de calor y b) la tasa de absorción de calor del aire exterior.000 kJ/h de efecto de enfriamiento. a 15 °C. El calor de desecho de esta máquina se rechaza hacia un lago cercano a 60 °F. 6-59C Es de conocimiento común que la temperatura del aire sube cuando se le comprime. o este inventor ha desarrollado una máquina de movimiento perpetuo? Explique. El inventor dice que el sistema de aire caliente comprimido es 25 por ciento más eficiente que un sistema de calentamiento por resistencia que dé una cantidad equivalente de calentamiento. ¿Es esta afirmación válida. y sale como líquido saturado a 800 kPa. ¿Cuál es el trabajo máximo que el motor puede producir por unidad de calor que recibe el motor de la fuente? 6-80E Una máquina térmica trabaja en un ciclo de Carnot y tiene una eficiencia térmica de 75 por ciento. 6-84 Una máquina térmica opera en ciclo de Carnot.60. en °C.2 kW de potencia. Respuestas: 42 kW. Máquinas de movimiento perpetuo 6-58C Un inventor afirma que ha desarrollado un calentador de resistencia que da 1. ¿Es ésta una aseveración razonable.2 kWh de energía a un cuarto por cada kWh de electricidad que consume. Determine el calor suministrado a la máquina térmica por la fuente de calor. El agua geotérmica de la planta contiene 90 °C. La máquina térmica realiza un trabajo máximo igual a 500 kJ. El calor de desecho de esta máquina se rechaza a un lago cercano. Máquinas térmicas de Carnot 6-76E Una máquina térmica opera entre dos depósitos de energía térmica a 1 260 R y 510 R. Un inventor pensó usar este aire de alta temperatura para calentar edificios. 879 °C. Respuestas: a) 56. el calor rechazado al sumidero térmico.el condensador es de 4 800 kJ/h. y el COP del refrigerador. o es sólo otra máquina de movimiento perpetuo? Explique. Si la temperatura del entorno es de 25 °C. y tiene una eficiencia térmica de 75 por ciento.34 kW 6-56 En el condensador de una bomba de calor residencial entra refrigerante 134a a 800 kPa y 35 °C. en kW. Si el compresor consume 1. determine a) la eficiencia .018 kg/s. b) 2 080 R 6-82 Una máquina térmica recibe calor de una fuente de calor a 1 200 °C. 6-45 Un refrigerador que se usa para enfriar alimentos en una tienda de abarrotes debe producir 25. 6-85 Una planta eléctrica geotérmica usa agua geotérmica extraída a 150 °C a razón de 210 kg/s como fuente de calor. Usó un compresor actuado por un motor eléctrico. y tiene una eficiencia térmica de 40 por ciento. y tiene un coeficiente de desempeño de 1. a razón de 800 Btu/min. a razón de 0. y la temperatura del sumidero térmico. a razón de 14 kW.6 hp. Determine la entrada de potencia al compresor. adiabática.térmica real. La pared se quita ahora y el agua se expande para llenar todo el tanque. tres cuartas partes de la masa se encuentra en la fase líquida. Determine el cambio de entropía del vapor durante este proceso. en la cantidad de 100 kJ. mientras la otra parte se vacía. en m3/s. si la presión final en el recipiente es 40 kPa. y se expande a 100 kPa.492 kJ/K 7-51 Una turbina de vapor isentrópica procesa 5 kg/s de vapor de agua a 4 MPa.376 m3/s . y sale como vapor saturado a la misma presión. El aire exterior. 7-27 Una bomba de calor completamente reversible produce calor a razón de 300 kW para calentar una casa que se mantiene a 24 °C. El refrigerante absorbe 180 kJ de calor del espacio enfriado.5 kg de agua líquida comprimida a 400 kPa y 60 °C. Esta máquina transfiere calor a un sumidero a 300 K. directamente de un depósito caliente a 1 200 K a un depósito frío a 600 K. 5 por ciento de flujo de la turbina se desvía para calentar el agua de alimentación. Determine la potencia que produce esta turbina. como vapor saturado a 1 200 kPa. Un calentador de resistencia eléctrica colocado en el recipiente se enciende ahora y se mantiene encendido hasta que todo el líquido del recipiente se vaporiza. b) el cambio de entropía del espacio enfriado y c) el cambio de entropía total para este proceso Cambios de entropía de sustancias puras 7-32 Un recipiente rígido bien aislado contiene 5 kg de un vapor húmedo de agua a 150 kPa. que se mantiene a 5 °C. Respuesta: 6 328 kW 7-54 Entra refrigerante R-134a a una turbina de flujo uniforme. Respuesta: 0. Determinar el cambio de entropía del agua durante este proceso. Calcule la tasa de cambio de entropía de los dos depósitos y determine si esta bomba de calor satisface la segunda ley de acuerdo con el principio de incremento de entropía. la mayor parte del cual sale de la turbina a 50 kPa y 100 °C. que está a 7 °C. a) T race el diagrama T-s con respecto a las líneas de saturación para este proceso. Una parte del recipiente contiene 2. 7-29 Entra refrigerante 134a en los serpentines del evaporador de un sistema de refrigeración como un vapor húmedo a una presión de 160 kPa. sirve como fuente. Respuesta: 19. ¿Cuánto calor se debe transferir de la fuente de energía para aumentar la entropía del sumidero de energía en 20 kJ/K? 7-25 Se transfiere calor. Respuesta: 0. CAP 7 La entropía y el principio del incremento de entropía 7-22 Una fuente de energía de 1 000 K transfiere calor a una máquina térmica completamente reversible. b) la eficiencia térmica máxima posible y c) la tasa real de rechazo de calor de esta planta eléctrica. b) D etermine el flujo volumétrico del refrigerante R- 134a a la salida de la turbina. Determine a) el cambio de entropía del refrigerante.2 kJ/K 7-33 Un recipiente rígido está dividido en dos partes iguales por una pared. A 700 kPa. Inicialmente. en kW. La potencia producida por la turbina se determina como 100 kW cuando el proceso también es reversible. Calcule el cambio de entropía de los dos depósitos y determine si se satisface el principio de incremento de entropía. 7-100 Un recipiente de volumen constante contiene 5 kg de aire a 100 kPa y 327 °C. a) Determine la temperatura de salida para que el suministro de trabajo y la energía cinética a la salida del compresor tengan los valores mínimos. Cambios de entropía de sustancias incompresibles 7-64 Un bloque de cobre de 75 kg inicialmente a 110 °C se echa dentro de un recipiente aislado que contiene 160 L de agua a 15 °C. b) determine el cambio neto de entropía del universo debido a este proceso. 7-69 Un bloque de hierro de 50 kg y un bloque de cobre de 20 kg. Este vapor sufre dos procesos como sigue: 1-2 El calor se transfiere al vapor de manera reversible. Determine la temperatura de equilibrio final y el cambio total de entropía para este proceso. en kJ/K. en kJ. suponiendo a) calores específicos constantes y b) calores específicos variables. También determine los errores de aproximación en los incisos b) y c). con una baja velocidad de entrada. a) Determine el cambio de entropía del aire en el recipiente durante el proceso. Determine la entrada de trabajo usando a) datos de entropía de la tabla del líquido comprimido. Suponga calores específicos constantes a 300 K. Se establece el equilibrio térmico después de un tiempo como resultado de la transferencia de calor entre los bloques y el agua del lago. 7-86 Un dispositivo de émbolo-cilindro contiene 1 kg de aire a 200 kPa y 127 °C. Determine el cambio de entropía del aire. se dejan caer en un gran lago a 15 °C. isotérmico.6 kg/s. 7-66 Un bloque de hierro de 25 kg. mientras la temperatura se mantiene constante. inicialmente a 350 °C. Determine la cantidad del calor transferido al aire durante esta expansión. La presión de aire se mantiene constante durante este proceso. hasta que el vapor exista como vapor saturado. c) el valor promedio de volumen específico de agua y valores de presiones. 7-98 Entra helio a un compresor adiabático de flujo uniforme a 0. Ahora se deja que el aire se expanda en un proceso reversible. en kJ/K. en m/s. ambos con temperatura inicial de 80 °C. Suponiendo que el agua que se vaporiza durante el proceso se recondensa en el recipiente. se enfría en un recipiente aislado que contiene 100 kg de agua a 18 °C. y se comprime a 600 kPa. 2-3 El vapor se expande en un proceso adiabático reversible hasta que la presión es de 15 kPa. El aire se enfría a la temperatura circundante de 27 °C. en kJ. 100 kPa y 27 °C. determine el cambio total de entropía durante el proceso. b) D etermine el calor transferido al vapor en el proceso 1- 2. Cambio de entropía de gases ideales 7-82 Un dispositivo aislado de cilindro-émbolo contiene inicialmente 300 L de aire a 120 kPa y 17 °C. Ahora se calienta el aire durante 15 min por un calefactor de resistencia de 200 W colocado dentro del cilindro. b) S i la razón de suministro de trabajo al compresor se mide como un mínimo con un valor de 1 000 kW. a) Haga un esquema de este proceso con respecto a las líneas de saturación en un solo diagrama T-s. b) el volumen específico de agua en la entrada a la bomba y los valores de presiones. 7-70 Una bomba adiabática se va a usar para comprimir agua líquida saturada a 10 kPa a una presión de 15 MPa de manera reversible.7-60 Un dispositivo de cilindro-émbolo contiene 5 kg de vapor de agua a 100 °C con una calidad de 50 por ciento. hasta que su presión es de 100 kPa. y (c) dibuje . c) Determine el trabajo que realiza el vapor en el proceso 2-3. determine la velocidad de salida del compresor. Determine el cambio total de entropía para este proceso. Si el gas ideal tiene calores específicos constantes tales que cv 0. a razón de 0. determine la reducción en la temperatura de salida del aire comprimido.2 kg/s. lo cual hace muy impráctico el interenfriamiento. en K. se propone rociar agua pulverizada con tamaños de gota del orden de 5 micras en el flujo de aire mientras se comprime. Respuestas: a) 6. y el ahorro en potencia del compresor.4 por ciento 7-131 Entra refrigerante-134a a un compresor adiabático como vapor saturado a 100 kPa. Determine la relación del trabajo producido por la turbina al trabajo consumido por la bomba.7 m3/min. El vapor de agua entra a la bomba como líquido saturado y sale de la turbina como vapor saturado. en kW. Suponga que el agua se vaporiza por completo antes de salir del compresor. 7-112 Considere una planta termoeléctrica que opera entre los límites de presión de 5 MPa y 10 kPa. la experiencia con turbinas de vapor indica que pueden resistir concentraciones de gotas de agua hasta de 14 por ciento. 150 °C y 140 m/s. y c) determine el flujo másico del gas en el compresor. Determine el trabajo necesario. y 10 por ciento de la masa que entró al compresor se toma para otro uso.95 kg/s. y sale a 50 kPa.8 kJ/kg K y cp 1. a) haga un esquema del proceso de compresión en un diagrama T-s. b) determine la temperatura del gas en las dos salidas del compresor. determine a) el flujo másico de vapor que fluye por la turbina y b) la eficiencia isentrópica de la turbina. y enfriar continuamente el aire al evaporarse el agua. Eficiencias isentrópicas de dispositivos de flujo estacionario 7-123 Vapor de agua a 3 MPa y 400 °C se expande a 30 kPa en una turbina adiabática con eficiencia isentrópica de 92 por ciento. Determine la potencia producida por esta turbina. Se mide la potencia suministrada al compresor. Suponiendo que el aire se comprime isentrópicamente a razón de 2 kg/s de 300 K y 100 kPa a 1 200 kPa y el agua se inyecta a una temperatura de 20 °C a razón de 0. Si la producción de potencia de la turbina es de 6 MW. 7-117 Las etapas de compresión en el compresor axial de la turbina industrial de gas son de acople cercano. en un solo diagrama T-s. Asegúrese de etiquetar los estados iniciales y finales para ambos procesos. Si la eficiencia isentrópica del compresor .1 kJ/kg K.un esquema de los procesos para el aire en el recipiente y el entorno. Para enfriar el aire en estos compresores y para reducir la potencia de compresión. Aunque la colisión de las gotas de agua con los álabes giratorios es un motivo de preocupación.1 kg/s en el compresor. 32 kW. y sale a una presión de 1 MPa. y suponga un flujo másico promedio de 2. b) 73. El gas se comprime a 600 kPa. 7-125 Entra vapor de agua a una turbina adiabática a 7 MPa. en kg/s Trabajo reversible de flujo estacionario 7-108 Vapor de agua saturado a 150 °C se comprime en un dispositivo reversible de flujo estacionario a 1 000 kPa mientras se mantiene constante su volumen específico. en kJ/kg. 600 °C y 80 m/s. cuando el flujo másico es 2 kg/s. Suponga que el ciclo completo es reversible y las pérdidas de calor de la bomba y la turbina son despreciables. El proceso total de compresión se supone que es reversible y adiabático. El restante 90 por ciento del gas de entrada se comprime a 800 kPa antes de salir del compresor. 7-102 Un gas ideal a 100 kPa y 15 °C entra a un compresor de flujo estacionario. La leche se calienta a la temperatura de pasteurización mediante agua calentada en una caldera con quemador de gas natural que tiene una eficiencia de 82 por ciento. Tomando las propiedades del huevo como r 1 020 kg/m3 y cp 3. se pasteuriza leche que entra a 4 °C. y se pone en agua hirviendo a 97 °C.04/termia (1 termia = 105 500 kJ). determine cuánta energía y cuánto dinero ahorrará el regenerador a esta empresa por año. a 72 °C. determine a) cuánto calor se transmite al huevo en el tiempo en que la temperatura promedio del huevo sube a 70 °C y b) la cantidad de generación de entropía asociada con este proceso de transferencia térmica. 7-153 Un huevo ordinario se puede aproximar a una esfera de 5. b) 0. Para ahorrar energía y dinero. También muestre el proceso en un diagrama T-s con respecto a las líneas de saturación.19 kJ/kg · °C) que entra a 85 °C a razón de 1. de paredes delgadas. Si el costo del gas natural es de $1. 7-138 La tobera de escape de un motor de propulsión expande adiabáticamente aire de 300 kPa y 180 °C a 100 kPa. El huevo está inicialmente a una temperatura uniforme de 8 °C.6 kg/s.5 cm de diámetro. a 10 °C. La leche pasteurizada se enfría luego mediante agua fría a 18 °C antes de refrigerarla finalmente a 4 °C. Determine a) la tasa de transferencia de calor y b) la tasa de generación de entropía en el intercambiador de calor.5 MPa y 450 °C.95 kg/s.es de 87 por ciento. a razón de 0. determine a) la temperatura de salida del aceite y b) la tasa de generación de entropía en el intercambiador de calor 7-151 En una planta de productos lácteos. Calcule la tasa de generación de entropía en el tubo 7-144 Agua fría (cp 4. de doble tubo.0783 kW/K .30 kJ/kg · °C) que entra a la coraza a 170 °C a razón de 10 kg/s. de coraza y tubos. A la entrada del tubo. y sale a 1 MPa y 390 m/s. durante 24 horas al día y 365 días por año. la planta instala un regenerador que tiene una eficiencia de 82 por ciento. 7-160 Entra vapor a una tobera adiabática a 2. 7-146 Un intercambiador de calor bien aislado. y a la salida tiene 200 kPa y 18 °C.32 kJ/kg · °C.5 kg/s. de 20 a 70 °C. y la reducción anual en generación de entropía.18 kJ/kg · °C) en los tubos.18 kJ/kg · °C) que va a una ducha entra a un intercambiador de calor bien aislado. a razón de 4. a contracorriente. determine a) la temperatura del refrigerante a la salida del compresor y b) la entrada de potencia. Balance de entropía 7-141 Entra oxígeno a un tubo aislado de 12 cm de diámetro con una velocidad de 70 m/s. determine a) la temperatura de salida y b) la tasa de generación de entropía para este proceso. Determine la velocidad del aire a la salida cuando la velocidad de entrada es baja y la eficiencia isentrópica de la tobera es de 96 por ciento. con una velocidad de 55 m/s. en kW. Si la tobera tiene un área de entrada de 6 cm2. con un gasto de 12 L/s. Respuestas: a) 406 °C. el oxígeno tiene 240 kPa y 20 °C. El calor lo suministra un aceite caliente (cp 2. Despreciando cualquier pérdida de calor del intercambiador. se usa para calentar agua (cp 4. y se calienta a 70 °C por agua caliente (cp 4.