1. No category

TERMODINÁMICA TÉCNICA II MEC 2250 .- COMPRESION
Emilio Rivera Chávez,
Fecha de entrega: Según cronograma
Problema 1.- Un pequeño ventilador impulsa 43.33
m3/min de aire cuya densidad es ρ= 1.169 kg/m3.
Las cargas estática y de velocidad son de 16.38 y
1.22 cm c.a. (centímetros columna de agua) (a 15.6
o
C), respectivamente. La aceleración local de la
gravedad es g=9.714 m/s2. (a) determine la
potencia suministrada al aire por el ventilador. (b)
Si la velocidad inicial es despreciable, calcule la
velocidad final.
Resp. (a) 1.24 kW, (b) 854 m/min.
Problema 2.- Un soplador para tiro forzado maneja
aire a 1 atm, 43.4 oC bajo una carga de 26.6 cm c.a.
(a 43.3oC). Su potencia de entrada es de 224 kW y
tiene una eficiencia de 75%. Calcule el volumen de
aire manejado por minuto. La acleración de la
gravedad es g=9.71 m/s2.
Resp. 3.908m3/min.
Problema 3.- En el caso de un compresor de
movimiento alternativo y de dos etapas con
enfriamiento intermedio, compruebe que el
trabajo será mínimo cuando la presión entre los
cilindros (presión del interenfriador) es 𝑝𝑖 =
√𝑝1 𝑝2 . En este caso p1 es la presión de entrada al
compresor y P2, la presión de descarga del mismo.
Además, considere que el enfriador intermedio
hace que el aire retorne a la temperatura de
entrada a la máquina.
Problema 4.-Un compresor de aire de dos etapas
tiene un inter-enfriador entre éstas como se
muestra en la figura. El estado en la entrada es de
100 kPa y 290 K, y la presión final de salida es de
1,6 MPa. Suponga que el inter-enfriador a presión
constante enfría el aire hasta la temperatura de
entrada T3=T1. Se puede demostrar que la presión
optima, 𝑝2 = √𝑝1 ∙ 𝑝4 , para el trabajo total mínimo
del compresor. Determine los trabajos específicos
en el compresor y la transferencia de calor en el
interenfriador para la presión óptima p2
Problema5.- Repita el problema anterior cuando el
interenfriador lleva la temperatura del aire a un
valor conocido t3 = 320 K. la formula corregida para
la presión intermedia optima es
𝑛
𝑇3 𝑛−1
𝑝2 = √𝑝1 ∙ 𝑝4 ( )
𝑇1
Trabajo Practico No. 1
2015-II.
Donde n es el exponente en el proceso politrópico
supuesto.
Problema 6.- Un compresor de doble acción que
comprime 28.32 litros de aire por revolución desde
99.975 kPa abs. hasta 723.954 kPa abs. La
compresión y la re-expansión se realizan de
acuerdo con p V 1.35 = C. Utilice la eficiencia
volumétrica convencional; c= 5% y LID = 1.
Resp. 26.77 x 26.77 cm.
Problema 7.- Determine la eficiencia volumétrica y
estime el espacio muerto aproximado de un
compresor de 45.75 x 45.75 cm, un solo cilindro y
doble acción, que funciona a 150rpm y suministra
19.82 m) de un gas desde ¡ atm y 26.7°C hasta
675.7 kPa abs. La compresión y la re-expansión son
politrópicas, con p V 1.32 = C.
Problema 8.- Un compresor de aire del tipo de
movimiento alternativo, con espacio muerto de
6070, toma 4.25 m3/min de aire, medidos según
las condiciones de admisión de 100 kPa abs. y
57.2°C. En el caso de una presión de descarga a 300
kPa abs. y una eficiencia adiabática total de 68%,
determine la potencia del motor' respectivo.
Resp. 13.43 kW.
Problema 9.- Un compresor ha de ser diseñado con
6% de espacio muerto para manejar 14 m3/min de
aire a 101.33 kPa abs. y 20°C, el estado al inicio de
la carrera de compresión. La compresión es
isentrópica a 618.03 kPa man. (a) ¿Qué
desplazamiento en m3/min es necesario? (b) Si el
compresor se utiliza a una altitud de 1 800 m y la
temperatura inicial y la presión de descarga
permanecen iguales que antes, ¿en qué porcentaje
se reduce la capacidad del compresor? (e) ¿Cuál
debe ser el desplazamiento volumétrico de un
compresor a la altitud de 1800 m para manejar la
misma masa de aire que en (a)?
Problema 10.- Un compresor de aire de dos
etapas, sin espacio muerto, descarga 90 lb/min de
gas a 140 psia. En la succión p1 = 14.3 psia y t1 =
60°F. La compresión es según p V 1.31 = c, y el
interenfriador lleva al aire a 60°F. Obtenga (a) la
presión intermedia óptima, (b) la potencia
convencional, (e) el calor de los diversos procesos
(represente éstos en el plano T5). (d) ¿Qué
potencia sería necesaria para una compresión
isentrópica en una máquina de un solo paso? (e)
¿Cuál es el ahorro debido al proceso de
enfriamiento? ¿Vale la pena éste? (f) Si la
temperatura del agua de enfriamiento en el
interenfriador se eleva en 15°F, ¿qué masa de agua
se requiere?
Resp. (a) 44.75 psia, (b) 198 hp, (e) 717, 3 483, 717
Btu/min, (d) 243 hp, (e) 45 hp,(f) 232 lb/min.
TERMODINÁMICA TÉCNICA II MEC 2250 .- COMPRESION
Emilio Rivera Chávez,
Fecha de entrega: Según cronograma
Problema 11.- Un compresor de un solo cilindro,
doble acción y que funciona a 200 rpm, tiene una
velocidad de pistón 180 m/min. Comprime 30
kg/min de aire desde 96.13 kPa abs. y 15°C hasta
657.27 kPa abs. El espacio muerto vale 5.5 %.
Tratándose de una compresión isentrópica,
determine (a) determine (a) v, VD, y W; (b) pme del
diagrama convencional del compresor y (c) el
diámetro y la carrera en el cilindro del compresor.
Suponga calores específicos constantes.
Problema 12.- Se tiene agua que circula a razón de
52 lb/min alrededor del cilindro de un compresor
de aire; entra a 70°F, sale a 80°F, y todo el calor que
recibe proviene del aire contenido en el cilindro. La
compresión es interiormente reversible desde
14.7 psia, 80oF, hasta 330oF; así mismo, ∆K = 0. En
el caso de un flujo de aire de 50 lb/min, obtenga (a)
la potencia, (b) ∆S para el aire, (c) la parte
disponible del calor con respecto al aire, y de
nuevo, como fue recibido por el agua, si to = 60°F.
Resp. (a) 83 hp, (b) -0.791 Btu/oR min, (c) 109, 14.3
Btu/min.
Problema 13.- Un compresor de 8 kW comprime
aire, de una manera estacionaria, de 100 kPa y 17
°C a 600 kPa y 167 °C, a razón de 2.1 kg/min.
Despreciando los cambios en energías cinética y
potencial, determine a) el aumento en la exergía
del aire y b) la tasa de destrucción de exergía
durante este proceso. Suponga que el entorno está
a 17 °C.
Problema 14.- Un compresor comprime, de una
manera estacionaria, aire de 14.7 psia y 60 °F a 100
psia y 480 °F a razón de 22 lbm/min. Suponiendo
que el entorno está a 60 °F, determine el
suministro mínimo de potencia al compresor.
Suponga que el aire es un gas ideal con calores
específicos variables, y desprecie los cambios en
energías cinética y potencial.
Problema 15 Entra aire a un compresor de dos
etapas a 100 kPa y 27 °C y se comprime a 625 kPa.
La relación de presión a través de cada etapa es la
misma, y el aire se enfría a la temperatura inicial
entre las dos etapas. Suponiendo que el proceso de
compresión es isentrópico, determine la entrada
de potencia al compresor para un flujo másico de
Trabajo Practico No. 1
2015-II.
0.15 kg/s. ¿Cuál sería su respuesta si sólo se usara
una etapa de compresión?
Respuestas: 27.1 kW, 31.1 kW