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.
b. Determine el flujo volumétrico del aire a la salida del secador, en m3
/s
a. Determine el flujo másico del aire al secador, en kg/s.
b. Determine el flujo volumétrico del aire a la salida del secador, en m3
/s
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DATOS :
Proceso isobárico → Q=0
velocidad de entrada despreciable →Ve = 0
Ze= Zs=0
T = 300ºK Entrada
P = 100 KPa
W = 1500 w
Salida :
T = 80ºC
Vs= 21 m/seg
La masa de entrada es igual a la masa de salida me = ms
SOLUCIÓN :
Primera Ley de termodinámica para sistemas abiertos:
Q + me* ( he + 1/2 *Ve² + Ze)-W = ms *( hs +1/2*Vs² + Zs)
Entonces :
me*he -W = ms*(hs +/2 *Vs²)
Se despeja el flujo másico me =ms=m de la siguiente manera:
m * ( he -hs +1/2 *Vs²)=W
A presión constante : he -hs = Cp*(Te-Ts)
he -hs = 1.012J/g*ºK *( 300ºK - 353 ºK) = -53.64 J/g
m = 1500 J/seg /( -53.64 J/g + 1/2 * (21m/seg)²)
m = 8.98 g/seg * 1Kg/1000 g = 8.98*10⁻³Kg/seg flujo másico.
Ahora, se calcula el flujo volumétrico:
D = m/V
V = m/D = 8.98 *10⁻³ Kg/seg / 1.225 Kg/m³
V = 7.33*10⁻³ m³/seg Flujo volumétrico.