Tema 4. Termodinámica - Ejercicios Propuestos

TERMODINÁMICA | MÓDULO 1
Gloria Zarzuelo
EJERCICIOS PROPUESTOS
Estos ejercicios forman parte de la colección de problemas de la asignatura y deben

entregarse en fecha y forma para poder aprobar la misma. La fecha de entrega se
debe consultar en el enlace “Calendario” del campus virtual de la asignatura.
Para la resolución de los ejercicios se puede utilizar un editor de

texto/ecuaciones o bien, realizar los ejercicios a mano, siempre que:
 Se numeren claramente los ejercicios.
 La letra sea clara y legible.
 La imagen sea lo suficientemente nítida como para poder corregir el

ejercicio.
El documento con la resolución se debe entregar a través del enlace

correspondiente del campus virtual. Tened en cuenta que:
 El documento debe tener formato .docx o .pdf.
 Se debe subir un único archivo con todas las soluciones.
 No se admiten archivos comprimidos.
 Es necesario incluir el detalle de la resolución, no es suficiente con indicar

el resultado numérico final.
 La presentación “gráfica” forma parte de la nota de esta actividad.
Si los ejercicios que se envían al campus virtual no

cumplen el formato de entrega indicado y/o se
envían con posterioridad a la fecha máxima,
contarán como no presentados, no pudiendo
superar la asignatura en la correspondiente
convocatoria del curso académico.
Ejercicios propuestos. Tema 4 1

Gloria Zarzuelo
1. A un difusor entra R134a como vapor saturado a 800 kPa con una velocidad constante
de 120 m/s y sale a 900 kPa y 40ºC. El refrigerante gana calor a una tasa de 2 kJ/s al
pasar por el difusor. Si el área de salida es un 80% mayor que la de entrada, se pide:
a) Escribir las hipótesis y consideraciones para la resolución de este problema
b) Velocidad de salida
c) Flujo másico del refrigerante
d) Entropía generada en el difusor, suponiendo que su superficie está a 27ºC
e) Irreversibilidad generada en el difusor, suponiendo una temperatura ambiente de

20ºC
f) Eficiencia isentrópica del difusor
2. En algunos sistemas de refrigeración se usa un tubo capilar adiabático para hacer caer
la presión del refrigerante del nivel del condensador al nivel del evaporador. Entra R134a
al tubo capilar como líquido saturado a 70 ºC y sale a -20 ºC. Determinar la tasa de
generación de entropía en el tubo capilar para un flujo másico de 0,2 kg/s.
3. Helio entra en un compresor por un tubo de 0,1 m2 de sección transversal a una velocidad
de 15 m/s, a 150 kPa y 20ºC, y sale a 400 kPa y 200ºC. Se pide:
a) Escribir las hipótesis y consideraciones para la resolución de este problema
b) Flujo másico de helio que atraviesa el compresor
c) Potencia consumida por el compresor
d) Entropía generada
e) Irreversibilidad del proceso, si el entorno está a 25ºC
f) Coste económico de la irreversibilidad generada, suponiendo un coste de la

energía de 0,08 €/kWh y unas 8000 horas de funcionamiento anuales del
dispositivo
g) Eficiencia isentrópica del compresor, expresada en porcentaje
Dato: Relaciones isentrópicas para los gases ideales
T v T P P v
= = =
T v T P P v

Gloria Zarzuelo
4. En un turbogenerador de un motor de combustión interna los gases de escape

(cp = 1,075 kJ/kg·K) entran en la turbina a 450ºC a razón de 0,02 kg/s y salen a 400ºC. El
aire (cp = 1,011 kJ/kg·K; k = 1,4; R = 0,287 kJ/kg·K) entra al compresor a 70ºC y 95 kPa
a razón de 0,018 kg/s y sale a 135 kPa. El 65% de la potencia de salida de la turbina se
utiliza como entrada de potencia en el compresor. Hallar: (a) Potencia de salida de la
turbina; (b) Potencia de entrada al compresor; (c) Temperatura del aire a la salida del
compresor.
Dato: Relaciones isentrópicas para los gases ideales
T v T P P v
= = =
T v T P P v
5. Corrientes separadas de aire y agua fluyen a través de los compresores y del

intercambiador de calor que se muestra en la figura. Determinar: (a) Potencia total
requerida por ambos compresores; (b) Flujo másico de agua.

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Si los ejercicios que se envían al campus virtual no

Ejercicios propuestos. Tema 4 1

a) Escribir las hipótesis y consideraciones para la resolución de este problema

c) Flujo másico del refrigerante

d) Entropía generada en el difusor, suponiendo que su superficie está a 27ºC

e) Irreversibilidad generada en el difusor, suponiendo una temperatura ambiente de

f) Eficiencia isentrópica del difusor

a) Escribir las hipótesis y consideraciones para la resolución de este problema

b) Flujo másico de helio que atraviesa el compresor

c) Potencia consumida por el compresor

e) Irreversibilidad del proceso, si el entorno está a 25ºC

f) Coste económico de la irreversibilidad generada, suponiendo un coste de la

g) Eficiencia isentrópica del compresor, expresada en porcentaje

Dato: Relaciones isentrópicas para los gases ideales

Ejercicios propuestos. Tema 4 2

4. En un turbogenerador de un motor de combustión interna los gases de escape

Dato: Relaciones isentrópicas para los gases ideales

5. Corrientes separadas de aire y agua fluyen a través de los compresores y del

Ejercicios propuestos. Tema 4 3

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