Itemes Unidad Ii.1

TRABAJO UNIDAD II
Problema N° 1. 9 800 kg m/hr de vapor de 28.1 kgf/cm2 y 316ºC se expanden a través de una tobera,
hasta 21.2 kgf/cm2. Si el proceso que tiene lugar es isentrópico y la velocidad es baja,
calcule:
a. La velocidad a la salida de la tobera
b. El área a la salida de la tobera.
Problema N° 2. Se propone el proyecto de una turbina de vapor que involucra el estado estable,
isotérmico y reversible del vapor a través de la turbina. Vapor saturado a 7.04
kgf/cm2 entra ala turbina y sale a 1.41 kg f/cm2. Determine el trabajo por kg m de vapor
que fluye a través de la turbina.
Problema N°3. Un cilindro con su émbolo, está lleno de vapor a 7.04 kg f/cm2 y 260ºF. El vapor se
expande en un proceso adiabático y reversible, hasta que la presión es de 1.41
kgf/cm2. El volumen inicial del vapor es de 0.0283 m 3. Determine el trabajo
ejecutado durante este proceso.
Problema N° 4. Una masa de 45.4 kg m, se mantiene mediante una clavija en cierta posición dentro
de un tubo de 12.7 cm de diámetro; de bajo de esta masa hay 0.0141 m 3 de vapor a
56.25 kgf/cm2 y 427ºC. Se quita la clavija y la masa, se acelera hacia arriba, y sale
por el extremo superior del tubo con cierta velocidad. Si el vapor sufre una
expansión reversible y adiabática, hasta que la presión es de 7.04 kg f/cm2, ¿cuál es la
velocidad de salida de la masa?
Problema N° 5. Una turbina de vapor recibe vapor a 7.04 kg f/cm2 y 260ºF. El vapor se expande en un
proceso reversible y adiabático y sale de la turbina a 1.033 kg f/cm2. La potencia de
salida de la turbina es de 20 000 hp. ¿Cuál es la relación del flujo de vapor en kg m/hr
a la turbina?
Problema N° 6. Amoníaco a 2.82 kgf/cm2 y –6.67ºC, se comprime en un cilindro mediante un

émbolo hasta que la presión es de 16.87 kg f/cm2 en un proceso reversible y
adiabático. Determine el trabajo de compresión por kg m de amoníaco.
Problema N° 7. Un cilindro con su émbolo contiene un kg de freón-12 a 1.06 kg f/cm2, y 93ºC. El

émbolo se mueve lentamente y el calor necesario transmitido toma lugar, de tal
manera que el freón-12 se comprime bajo un proceso isotérmico reversible, hasta
que el freón-12 existe como vapor saturado.
a. Dibuje el proceso en un diagrama temperatura - entropía, aproximadamente a
escala.
b. Calcule la presión final, y el volumen específico del freón-12.
c. Determine el trabajo y el calor transmitido en este proceso.
Problema N° 8. Un compresor centrífugo recibe vapor saturado y seco a 10ºC y lo comprime a 0.282
kgf/cm2. El volumen de la relación de flujo en el compresor, es de 28.3 m 3/ min.
Suponiendo que el proceso de compresión es reversible y adiabático, determine la
potencia necesaria para mover el compresor.
Problema N° 9. Un difusor es un dispositivo en el que el fluido que circula a velocidad alta, es

desacelerado de tal manera que su presión se incrementa durante el proceso. Vapor a
1.41 kgf/cm2 y 149ºC entra al difusor con una velocidad de 610 m/seg y sale a 61
m/seg. Si el proceso es reversible y tiene lugar sin transmisión de calor, ¿cuál es la
presión final, y la temperatura del vapor?. El diagrama de vapor facilita la solución
del problema.
Problema N° 10. A una turbina entra vapor a la presión de 56.25 kg f/cm2 y a la temperatura de 538ºC,
a la salida, la presión es de 0.141 kg f/cm2 y la entropía es de 0.2 kcal/kg mºK más que
a la entrada. Las velocidades de entrada y salida, son esencialmente las mismas y el
proceso es adiabático.
¿Cuál es la relación de la masa de flujo del vapor (kg m/min) que se necesita para
producir una potencia de salida de 20 000 hp?.
Problema N° 11. Un refrigerador usa freón-12 como refrigerante y mueve 90.8 kg m/hr. El freón entra
al compresor a 2.11 kgf/cm2 y –6.67ºC y sale de él a 12.3 kg f/cm2. ¿Si la compresión
es reversible y adiabática, cuántos HP necesitaría un motor para mover el
compresor?.
Problema N° 12. Vapor de agua saturada a 204°C, contenida en un cilindro con émbolo, tiene un
volumen inicial de 0.0085 m3. El vapor se expande en un proceso isotérmico cuasi
equilibrio, hasta una presión final de 1.4 kgf/cm2gastando mientras tanto trabajo
contra el émbolo.
Problema N° 13. 0.566 m3 de aire a presión de 3.81 kgf/cm2 y a 289ºCse expanden reversiblemente en
un cilindro a la presión de 1.033 kg f/cm2. El volumen final es de 2.22 m 3. Suponga
para este proceso, un calor específico constante y calcule:
a. La transmisión de calor durante la expansión
b. El cambio de entropía durante el proceso.
Problema N° 14. Un tanque de 0.466 m3 contiene aire a 7.04 kgf/cm2 y 26.7ºF. Se abre una válvula del
tanque, y su presión desciende rápidamente a 1.41 kg f/cm2. Si el aire que permanece
en el tanque ha sufrido un proceso reversible y adiabático, calcule la masa de aire
que queda en el tanque.
Problema N° 15. Nitrógeno a la relación de 28.3 m 3/min, se comprime adiabáticamente en un

compresor de flujo axial (flujo estable), de 0.985 kg f/cm2 a 3.52 kgf/cm2. La
temperatura de entrada al compresor es de 21.1 ºC y la salida es de 171ºC. La
velocidad del nitrógeno a la entrada del compresor es de 152 m/seg y a la salida es
de 6.10 m/seg. Calcule la potencia en la flecha del compresor en c.v.

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Problema N° 15. Nitrógeno a la relación de 28.3 m 3/min, se comprime adiabáticamente en un

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