7/23/2019 Problemas de Apoyo Primer Parcial 2-15

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1. La ecuación, llamada ecuación barométrica, que establece la relación entre la altura sobre el nivel

del mar y la presión atmosférica es la siguiente:

]exp[ RT 

 gMZ 

 p

 p b

a

b−=

donde:

 p b presión atmosférica a la altura ! b"

 pa presión atmosférica al nivel del mar"

# $%,&' g(g mol de aire"! b altura sobre el nivel del mar"

) constante universal de los gases"

* temperatura absoluta

+alcule la presión absoluta que sufre una persona cuando est buceando dentro de la piscina del

+omple-o /l +armen0 de nuestra ciudad a una profundidad de ,2 m. +oc3abamba se encuentra

situada a $224 m.s.n.m.

$. $2 puntos5. 6l medir el flu-o de fluidos en una tuber7a, un manómetro diferencial, como el que seindica en la 8igura $, se puede usar para determinar la diferencia de presión a través de una placa de

orificio. 9e puede calibrar el régimen de flu-o con la ca7da de presión observada. +alcule la ca7da de

 presión p1 – p2 en a.

;rificio6gua,

= 1444 <g m

P1   P2

$ mm

d14 mm

8luido manométrico

  f  = 1144 <g(m

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30 m/s

10 atm, sat

136 kg/h

. /n el sistema presentado en la figura, una corriente consistente de vapor saturado a 14 atm absolutas

con una velocidad promedio de 4 m(s se 3ace pasar a través de un calentador el cual transfiere calor a

'44 <=(<g 3acia la corriente. /l vapor sobre calentado es expandido mediante una turbina para

desarrollar ' <> de traba-o axial y finalmente sale a través de un difusor a una velocidad de 4,4 m(s./l cambio de altura entre la entrada y salida del sistema es de ?4 m. +alcular la temperatura de salida,

suponiendo una ca7da de presión despreciable debido a la fricción y una corriente de entrada de 1?

<g(3.

@. Ana pequeBa turbina que se usa para generar electricidad por expansión de vapor se alimenta de

1444 lb(3 de vapor a 244C 8 y $24 psia. /l vapor de salida est a 1 atm y tiene una calidad de %2D. Ea-oestas condiciones, la turbina produce un traba-o de %?,2 3p. +alcular el calor perdido 3acia el ambiente.

2. Fapor entra a una boquilla supersónica a una velocidad de m(s a una presión de @ atm y una

temperatura de 2@4C +. /n la descarga de la boquilla, la presión es la atmosférica y la temperatura es

124C +. 9uponiendo una operación adiabtica, responder a las siguientes preguntas:a. G/n qué estados se encuentra el fluido a la entrada y la salidaH

 b. G+ul es el valor de la velocidad de salidaH

?. +alcular el factor de corrección de energ7a cinética en flu-o laminar para una capa delgada de un

l7quido que fluye en un plano inclinado con ngulo θ con la 3oriIontal.

'. )esponda a las siguientes preguntas:

Ja5 /stimar la viscosidad del nitrógeno y del aire a 24C + y %2@ atm, utiliIando la siguiente relaciónemp7rica y la grfica de la 8igura

Konde µc  viscosidad en micropoises a la presión cr7tica pc en atm y temperatura cr7tica *c en Jver 

*abla ad-unta5: # es la masa molar en g(gmol" mr   viscosidad reducida y pr   presión reducida y *r  

temperatura reducida.

KM8A9;) 

?4 m

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Jb5 +omparar con el valor de la viscosidad a 24C + y 4,?? atm. G+ul es el porcenta-e de variación de la

viscosidadH GNué conclusiones puede sacar a la luI de estos resultadosH

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%. An l7quido est siendo bombeado dentro de un tubo de ',24 cm de dimetro a un )e 1444. La

densidad del l7quido es de &44 <g(m y la viscosidad es 1$ x 14 O a.s

Ja5 G+ul es la velocidad promedio del fluido en el tuboH

Jb5 9i se desea mantener el mismo nPmero de )eynolds de 1444 y la misma velocidad que en la

 parte Ja5 usando un segundo fluido con una densidad de %24 <g(m  y una viscosidad de 24 x 14 O

a.s, G+ul es el dimetro del tubo que se debe usarH

&. +alcule el valor del factor de corrección de energ7a cinética para flu-o laminar de un fluido

incompresible en placas paralelas, siguiendo los siguientes pasos:

Ja5 Qrafique el sistema Jmodelo f7sico5, estableciendo los e-es de coordenadas y ubicando el rea

diferencial perpendicular al vector velocidad

Jb5 Mntegre la doble diferencial para calcular el promedio de v

Jc5 Mntegre la doble diferencial para calcular la velocidad promedio v prom

Jd5 6plique la definición deα

/l perfil de velocidades para placas paralelas est dado por la ecuación:

v = vmax [1-(y/yo)2 ]