1. En una turbina de gas se expande aire desde 13.42 atm hasta 1 atm y 80 °F. Las variaciones de
la energía cinética y potencial son despreciables y el proceso es adiabático e internamente
reversible. El flujo másico es de 80 lbm/min y la velocidad de salida es de 150 ft/s. Determine a)
la temperatura inicial en °F, b) la potencia de salida en HP y c) el área de salida en in^2. Considere
la variación de calores específicos con la temperatura

2. Se comprime aire de 100 kPa y 22°C a 700 kPa, uniforme y adiabáticamente, a razón de 2 kg/s.
Determine la potencia requerida para comprimir este aire si la eficiencia de compresión
isentrópica es 95%

3. Se va a condensar vapor por el lado de la coraza de un intercambiador de calor a 120 °F. Entra
agua de enfriamiento a los tubos a 60 °F a razón de 92 lbm/s y sale a 73°F. Suponiendo que el
intercambiador de calor está bien aislado, determine a) la razón de condensación del vapor en
el intercambiador de calor y b) la razón de generación de entropía en el intercambiador de calor.



4. Las paredes exteriores de una casa se construyen con una capa de ladrillo de 4 in de espesor, ½
in de celotex, un espacio libre de aire de 3 5/8 in, 1.4 in de revestimiento de madera. Si la
superficie exterior del ladrillo se encuentra a 30°F y la superficie interna de la madera a 75°F
¿Cuál será el flujo de calor si:
a) Se supone que el espacio de aire únicamente transfiere calor por conducción
b) La convección equivalente del espacio de aire es de 1.8 BTU/hr ft2 °F
c) El espacio de aire se llena con lana de vidrio
d) Si en lugar de conocer las temperaturas en las superficies, se sabe que las temperaturas del
aire en el exterior e interior son 30°F y 75°F, y que los coeficientes de transferencia de calor
por convección son 7 y 2 BTU/h ft2 °F respectivamente

Conductividad K
Material
[BTU/hr ft2 °F]
Ladrillo 0.38
Celotex 0.028
Aire 0.015
Madera 0.12
Lana de vidrio 0.025


5. Se va a precalentar aire (Cp = 1005 J/kg °C) por medio de gases de escape en un intercambiador
de calor de flujo cruzado, antes de que entre en la caldera. El aire entra en el intercambiador a
110 kPa y 20°C a razón de 1.8 m3/s. Los gases de combustión (Cp = 1100 J/kg°C) entrana 160°C
a razón de 1.5 kg/s y salen a 95°C. El producto del coeficiente de transferencia de calor total y
del área superficial de esta transferencia es AU = 1200 W/°C. Suponiendo que el flujo de los dos
fluidos es no mezclado, determina la razón de la transferencia de calor y la temperatura de
salida del aire (11-60 Cengel TCyM)
6. En un tubo de acero inoxidable (k = 15 W/m · °C) cuyos diámetros interior y exterior son de 5
cm y 5.5 cm, respectivamente, fluye vapor de agua a 280°C. El tubo está cubierto con
aislamiento de lana de vidrio (k = 0.038 W/m · °C) de 3 cm de espesor. El calor se pierde hacia
 los alrededores que están a 5°C por convección natural y radiación, con un coeficiente
combinado de transferencia de calor por convección natural y radiación de 22 W/m2 · °C. Si el
coeficiente de transferencia de calor dentro del tubo es 80 W/m2 · °C, determine la razón de la
pérdida de calor del vapor por unidad de longitud del tubo. Determine también las caídas de
temperatura a través de la pared del tubo y de la capa de aislamiento.

7. Una persona extiende sus brazos descubiertos hacia el viento
que sopla en el exterior a 54°F y 30 mph para tener una
sensación íntima de la naturaleza. En un principio, la
temperatura de la piel del brazo es de 84°F. Si considera al
brazo como un cilindro de 2 ft de largo y 3 in de diámetro,
determine la razón de la pérdida de calor desde él.




8. Aceite caliente (cp = 2 200 J/kg · °C) se va a enfriar por medio de agua (cp = 4 180 J/kg · °C) en
un intercambiador de calor de 2 pasos por la coraza y 12 pasos por los tubos. Éstos son de pared
delgada y están hechos de cobre con un diámetro de 1.8 cm. La longitud de cada paso de los
tubos en el intercambiador es de 3 m y el coeficiente de transferencia de calor total es de 340
W/m2 · °C. Por los tubos fluye agua a una razón total de 0.1 kg/s y por la coraza fluye el aceite
a razón de 0.2 kg/s. El agua y el aceite entran a las temperaturas de 18°C y 160°C,
respectivamente. Determine la razón de transferencia de calor en el intercambiador y las
temperaturas de salida de las corrientes del agua y del aceite.

9. (Extra) Se va a comprimir helio, de 120 kPa y 310 K, hasta 700
kPa y 430 K. Durante el proceso de compresión hay una pérdida
de calor de 20 kJ/kg. Despreciando los cambios de energía
cinética, determine la potencia requerida para un flujo de masa
de 90 kg/min.
 Ejercicios de exámenes
1.
3
a) ????1 ???? = ????2 ???? − ???? ln ????2 = 0.6006 ???????????? − 0.3704 ???????????????? ???????? 1 ????????????
ln
1
= 0.77859
????????????
????1 ???????????? ???? ???????????? ???? 5.40395 ???????????????? ???????? 3 13.42 ???????????? ????

∴ ????1 = ????@????1 ???? = 1119.08 ???? = ????????????. ???????? °????
???????????? ????????????
b) ???????????????????? = ℎ1 − ℎ2 = ℎ@1119.08 ???? − ℎ@539.67 ???? = 270.8 − 129.06 ???????????? = 141.74 ????????????
???????????? ???????????? 1 ???????????? 1 ????????
????ሶ = ????????
ሶ ???????????????? = 141.74 80 = ????????????. ????????????????????
???????????? ???????????? 60 ???? 0.7068 ????????????/????
???? 14.696 ????????????????
????= = = 0.07351 ????????????/???????? 3 ????ሶ = ???????????? ????????????????????
???????? ???????????????? ???????? 3
0.3704 539.67 ????
???????????? ????
???????????? 1 ????????????
80 12 ???????? 2
???????????? 60 ????
c) ???????? = = 0.120 ???????? 2 = ????????. ???????????????? ????????????
???????????? ???????? 1 ???????? 2
0.07351 3 150
???????? ????


2.




3.
4.




5.
6.




7.
8.




9.