Parcial 3

UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA TERMODINÁMICA II TERCER EXÁMEN PARCIAL. VALOR 25%

Problema 1. Valor 2.5 Por una tobera convergente-divergente con garganta de 2 cm2 se produce la descarga isoentrópica al ambiente de aire procedente de un depósito de 1 m3 cuyo interior se encuentra a T00=300 K. Antes del llenado del depósito, éste se pesa estando su interior en condiciones atmosféricas (298 K y 1 bar) y resultando una masa de 50 kg. Tras el llenado con aire y bajo las condiciones de T00= 300 K a las que se produce la descarga, se vuelve a pesar leyéndose una masa de 53 kg. En una determinada sección s de la tobera se mide Ts=280 K. El aire se supone gas perfecto y con  =1.4 y cp=1 kJ/kgK. 1. Calcular la presión, temperatura y velocidad del aire en la garganta de la tobera. (1 pto). 2. Calcular la presión y velocidad del aire en la sección s de la tobera, así como el área en dicha sección. (1 pto). 3. Dibujar en un diagrama la velocidad del flujo, la presión y la sección de la tobera frente a la coordenada axial de ésta. Señalar en el diagrama la sección s. (0.5 ptos). Problema 2. Valor 2.5 Una tobera adiabática funciona reversiblemente con vapor de agua, cuyas condiciones de entrada son pe=10 bar, Te=650 ºC y ce=53.69 m/s. El gasto circulante es de 0.25 kg/s, y la presión en la sección de salida es 1 bar. 1. Calcular las secciones de entrada, de garganta y de salida, y la temperatura del vapor a la salida (Valor 1 pto) 2. Suponiendo una caída de presión lineal a lo largo de la tobera, dibujar esquemáticamente el perfil de la tobera. Se sugiere realizar los cálculos, además de las citadas secciones, al menos en dos puntos equidistantes en presiones respecto a las presiones extremas (10 y 1 bar). (Valor 1.5 pto)

John R. Agudelo Profesor