Question

URGENTE DOY 25 PTOS
Aire fluye de manera estacionaria a 300 K y 100 kPa en un secador de cabello, que
tiene una entrada de trabajo eléctrico de 1500 W. Debido al tamaño de la toma de
aire, la velocidad de entrada del aire es despreciable. La temperatura y la velocidad del
aire a la salida del secador son 80°C y 21 m/s, respectivamente. El proceso de flujo es
tanto a presión constante como adiabático. Suponga que el aire tiene calores
específicos constantes evaluados a 300 K (ver figura).
a. Determine el flujo másico del aire al secador, en kg/s. (0,5 puntos).
b. Determine el flujo volumétrico del aire a la salida del secador, en m3
/s (0,5
puntos).

Answer 1

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RESPUESTA:

Para este ejercicio vamos aplicar la primea Ley de la Termodinámica para sistemas abiertos, entonces:

Q + me·(he + 1/2·Ve² + Ze·g) - W = ms·(hs + 1/2·Vs² +Zs·g)

Tenemos las siguientes condiciones:

1- Proceso adiabático, Q = 0

2- Velocidad de entrada despreciable, Ve = 0

3- Cotas en el origen, Ze = Zs = 0

4- me = ms

Si introducimos estas condiciones tenemos:

me·he - W = ms·(hs + 1/2·Vs² )

Por tanto despejamos el flujo másico.

me·he -  ms·(hs + 1/2·Vs² )  = W

m · (he - hs +1/2·Vs²) = W

Ahora para procesos a presión constante sabemos que:

he - hs = cp·(Te-Ts)

he - hs = 1,012J/gK·(300-353)K

he- hs = -53.64 J/g

Procedemos a calcular el flujo másico.

m · (-53.64 J/g +1/2·(21 m/s)²) = 1500 J/s

m = 8.98 g/s

m = 8.98x10⁻³ kg/s → Flujo másico

Con la densidad del aire calculamos el flujo volumétrico.

V =  8.98x10⁻³ kg/s / 1,225 kg/m³

V = 7.338x10⁻³ m³/s → Flujo volumétrico