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PROCESOS DE FLUJO CONTINÚO EN ESTADO ESTABLE

Autores:

Elver Augusto Salamanca Muñoz
Carlos Alexander Peña Villanueva
Cristian Leonardo Méndez Ruiz

Presentado al docente Jorge Enrique Villamil Gutiérrez de la materia de Termodinámica, como pre-proyecto en el 2do corte.

Ingeniería industrial

V semestre

Universidad Manuela Beltrán
Bogotá, 2010.

PROCESOS DE FLUJO CONTINÚO ENESTADO ESTABLE

INTRODUCCIÓN

El ingeniero que se desempeña dentro de una planta donde existen maquinas, las cuales tienen diferentes usos y diferentes diseños según sea la tarea dada o ejecutada, dentro de estas se encuentran las que nos involucran directamente con la termodinámica, de esta forma nos adentramos en una en especial, la cual tiene un sencillo de paso de fluidos por una tuberíade un sistema mecánico.

Es por esto que debemos como ingenieros conocer a fondo el comportamiento de este proceso y determinar cual es la mejor manera y cuales son las formulas para darle el mejor uso a esta herramienta.

OBJETIVOS

General

• Comprender el uso termodinámico en la maquinaria de fluidos.

Específicos

• Desarrollar modelos de maquinas de fluidos requeridos en laindustria.
• Implementar y saber utilizar las formulas vistas en la teoría.

MARCO TEÓRICO

La aplicación desde un punto de vista industrial, de los procesos en los que pasa fluido a una rapidez constante a través de un equipo. En esta sección se considerará sólo el caso especial de un proceso de flujo continuo en estado estable, para el que las condiciones y rapidez de flujo en todoslos puntos a lo largo de la trayectoria de flujo son constantes con respecto al tiempo. Lo anterior significa que no puede haber acumulación de material o energía en cualquier punto. Tales procesos requieren la aplicación de la expresión general de la primera ley, ecuación (2.2), pero primero es necesario escribir ésta de una forma más conveniente.

La figura 2.2 representa un proceso de flujocontinuo en estado estable en el que un fluido, ya sea líquido o gas, fluye por un equipo, desde una entrada hacia una salida. Por tanto, la rapidez de flujo de masa es constante a lo largo de toda la trayectoria de flujo. En la sección 1, que es la entrada al aparato, las condiciones del fluido se indican con el subíndice 1. En este punto el fluido tiene una altura Z1, medida con respecto a un nivelde referencia arbitrario, una velocidad promedio
U1, un volumen específico VI, una presión PI, una energía interna U1, etc. De manera similar, las condiciones del fluido en la sección 2, que es la salida del aparato, están indicadas por el subíndice 2.
El sistema se toma como una masa unitaria de fluido, y se considerarán todos los cambios que ocurren en la masa unitaria de fluido a medida queésta fluye por el aparato, desde la sección 1 hasta la 2. La energía de la masa unitaria puede cambiar entre todas las tres formas de energía tomadas en cuenta por la ecuación (2.2), esto es, potenciales, cinéticas e internas. El cambio de energía cinética de una masa unitaria de fluido entre las secciones 1 y 2 se desprende de la ecuación (1.5):

[pic]
En esta ecuación u representa la velocidadpromedio del fluido que fluye, definida como la rapidez de flujo volumétrico dividida por el área de sección transversal.5

El cambio en la energía potencial de una masa unitaria de fluido entre las secciones 1 y 2 se basa en la ecuación (1.7):

Figura 2.2: Proceso de flujo continúo en estado estable.
[pic]
Fuente: Introducción a laTermodinámica en
Ingeniería

[pic]

Con esto, la ecuación (2.2) se convierte en
[pic]
donde Q y W representan todo el calor y trabajo añadidos por unidad de masa del fluido que fluye por el aparato.
Puede parecer que W es sólo el trabajo en la flecha WS indicado en la figura 2.2, pero éste no es el caso. El término trabajo en la flecha significa trabajo hecho por o sobre el fluido...
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