TERMODINAMICA APLICADA
ENERO 2014
Se puede contestar en cualquier orden, PERO CON ORDEN
EMPIECE A ESCRIBIR EN EL CUADERNILLO.
Ponga el nombre y numere todas las hojas.
Tiempo: 3 horas
1. Demostrar que la entalpia de un gas ideal es sólo función de la temperatura.
2. Calcular el trabajo realizado en la expansión isoterma de un gas de van der
Waals. Aplicar el resultado para calcular el trabajo realizado cuando el CO2 duplica su
volumen a una temperatura de 25ºC.
3. Un recipiente sin aislamiento tiene un volumen de 0.5 m3 y contiene aire a 35 ºC,
130 kPa y 20% de humedad relativa. El recipiente está conectado a una línea de suministro
de agua en la que el agua fluye a 50 ºC. El agua será rociada en el recipiente hasta que la
humedad relativa de la mezcla aire-vapor sea de un 90%. Determine la cantidad de agua
alimentada al recipiente (en Kg.), la presión de la mezcla aire-vapor en el recipiente y la
transferencia de calor requerida durante el proceso para mantener la mezcla aire-vapor en
el recipiente a 35ºC.
4. Una caldera utiliza como combustible butano a 25ºC y 1bar. El aire necesario
para la combustión se toma del ambiente a 25ºC y con un 80% de humedad relativa, y
después de deshumidificarlo por enfriamiento isobárico, se calienta a 400ºC para
introducirlo en la caldera.
Los productos de la combustión se encuentran a una temperatura de 800K, 1 bar de
presión, y están formados exclusivamente por CO2, H2O y N2. Su punto de rocío es de
55ºC y su entalpia sensible supera a la de los reactivos en 203,364 kJ/mol de butano.
El agua de operación entra en la caldera a 80ºC y 1 bar a razón de 15 kg de agua
por kg de butano, a la salida alimenta una turbina adiabática con un rendimiento del 75% y
de la que se quiere obtener 9 MW de potencia. El agua ha de salir de la turbina como vapor
saturado a 10 bar.
Calcule:
a) La temperatura a la que hay que enfriar el aire en la sección de
deshumidificación
b) El consumo de butano, en kg/s, en la caldera