Balance de energia

TERMODINAMICA PROCESOS DE FLUJO
LA MAYOR PARTE DEL EQUIPO EMPLEADO EN LA INDUSTRIA, ESTA DISEÑADO PARA EL MOVIMIENTO DE FLUIDOS, RAZON POR LA QUE LA COMPRENSION DE LOS PROCESOS DE FLUJO ES IMPORTANTE PARA UN INGENIERO.
LAS

ECUACIONES BASICAS PARA EL ESTUDIO DE ESTOS PROCESOS SON:
POSTULADOS

DE ESTADO PRINCIPIO DE LA CONSERVACION DE MASA 1 LEY DE LA TERMODINAMICA 2 LEY DE LATERMODINAMICA

1

(RELACION DE PROPIEDADES TERMODINAMICAS)


POSTULADO DE ESTADO

DIAGRAMAS TERMODINAMICOS

PRESION

LIQUIDO

SÓLIDO
VAPOR

TEMPERATURA

2

DIAGRAMAS TERMODINAMICOS

3

DIAGRAMAS INDICADORES

4

5

6

TABLAS DE VAPOR


ZONA DE LÍQUIDO SUBENFRIADO (LSE)
hL.S . E .  U L.S . E  vL.S . E P hL.S  U L.S  vL.S P SAT hL.S . E .  hL.S  vL.S ( P P SAT ) hL.S . E .  hL.S  vL.S ( P  P SAT )

u L. S . E  u L . S vL. S . E  vL. S

hL.S . E  hL.S

7

ZONA DE COEXISTENCIA BIFASICA (LS +VS)
v volumen especifico(vol V : volumen VL VG  m m  VG   VL  vL   , vG    m  m   L  G vMEZ  VL  mL vL , VG  mL vG mL vL mG vG v  m m masa)

mG m y , x  L  1 y m m y : calidad, x : humedad v MEZ  (1- y)VL  yVG vMEZ VL - yVL  yVG vMEZ  VL  y (VG  VL ) M : v, h, u , s, etc. M MEZ  M L.S  y ( M v.s  M L.S . ) M MEZ  M L.S . y M v.s  M L.S .

8




VAPOR SOBRE CALENTADO Si los incrementos de las variables independientes (generalmente T y P) se puede emplear la interpolación lineal.

T  T1  X 2  X 1 T2  T1

X  X1

9

VAPOR SOBRE CALENTADO




Cuando los incrementos en laspropiedades no son pequeños como en las tablas de V.S.C. T  S vs. T ln   T  S S
1



P vs 1/V
1 1  V  V1 P P1  1 1 V2  V1  P2 P1

S 2  S1



 1 T  ln  2  T   1



V vs. T



S vs. P

 p ln   P  S  S1 1    S 2  S1 P  ln  2  P   1

V  V1 T  T1  V2  V1 T2  T1
10

EJEMPLO

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LEY DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA
Laenergía ni se crea ni se destruye, sólo se transforma.

(1a Ley de la Termodinámica)

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ENERGÍA

Definiciones:
 Capacidad para producir trabajo.

Puede adoptar distintas formas convertibles directa o indirectamente unas en otras: Radiación electromagnética, Energía Potencial, Energía Eléctrica, Energía Química (de enlace), Energía Cinética, Calor.

- Cantidad absoluta: Energía J,cal, kcal, kJ
Magnitudes y Unidades - Caudal: Energía/tiempo  J/s (W)

- Flujo: Energía/(tiempo, área)  W/m2
- Específica: Energía/masa,  J/kg
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PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA:
* Basado en las observaciones de Thompson y Sir Humphry Davy: El trabajo puede ser transformado en calor por fricción.
* (1840) Joule establece la equivalencia entre trabajo y calor 4,18 kJ 1 kcal.
*El primer principio según por el cual la energía ni se crea ni se destruye se propone en base a estas experiencias, formulándose matemáticamente como:

14

BALANCE DE ENERGÍA (sistemas abiertos)



IDEALIZACIONES
Se considera flujo unidimensional en cualquier sección transversal del conducto donde se han asignado o evaluado propiedades termodinámicas cinéticas y dinámicas

realidealizacion

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Las propiedades cinéticas, dinámicas y o termodinámicas asignadas o evaluadas no varían en la sección transversal adquiera valores promedio

P V h u
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Cent

Intercambiador

calor
Z entrada

De calor

ΔZ

turbina

CSAL
Z salida
17

trabajo

SISTEMAS ABIERTOS EN EDO. ESTACIONARIO


Implica la suposición de que todas las propiedades en cada puntodentro del volumen de control son constantes con respecto al tiempo y por lo tanto no habrá cambios de masa, energía o entropía
Rapidez de transferencia de Q= cte

Edo. Termodinámico y velocidad son ctes. Entrada

Edo. Termodinámico y velocidad son ctes. Salida
mSAL= cte.

Volumen de control mENT= cte.

Rapidez de desarrollo de trabajo = cte.

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1º LEY EN SISTEMAS ABIERTOS se...