Dispositivos de flujo estacionario

DISPOSITIVOS DE FLUJO ESTACIONARIO
USADOS EN INGENIERÍA

INTRODUCCIÓN

La termodinámica es una disciplina que entre otras cosas permite conocer y comprender el funcionamiento de diversos dispositivos usados en ingeniería, para explicarlo se fundamenta en el estudio de la conservación y transformación de la energía, con lo que es posible reconocer, entender y analizar implicaciones de granimportancia que cada dispositivo envuelve, esto con el fin de optimizar su uso en todo tipo de industria que requiera hacer un mejor manejo de sus recursos energéticos y por ende económicos.

Algunos elementos como las turbinas, los compresores, las bombas hidráulicas, las válvulas, los ductos, los mezcladores, los intercambiadores de calor y los ventiladores obedecen a aplicacionestermodinámicas que hoy en día son muy usadas en procesos de la industria y la cotidianidad.

OBJETIVOS

* Conocer el esquema y funcionamiento de diferentes dispositivos termodinámicos.
* Comprender los conceptos fundamentales de termodinámica aplicados a cada uno de los dispositivos estudiados.
* Aplicar y entender la importancia de la primera ley de la termodinámica en los diferentesdispositivos de flujo estacionario usados en ingeniería.
* Asociar los dispositivos mostrados a los diversos procesos de la industria

DISPOSITIVOS TERMODINÁMICOS
USADOS EN INGENIERÍA

INTERCAMBIADORES DE CALOR

Definición

Son dispositivos donde dos corrientes de fluido en movimiento intercambian calor sin mezclado, en otras palabras, son dispositivos diseñados para transferir calor entredos medios, que estén separados por una barrera o que se encuentren en contacto. Los intercambiadores de calor se usan en diversas industrias y su diseño es variado. Son parte esencial de los dispositivos de refrigeración, acondicionamiento de aire, producción de energía y procesamiento químico. Un intercambiador típico es el radiador del motor de un automóvil, en el que el fluido refrigerante,calentado por la acción del motor, se refrigera por la corriente de aire que fluye sobre él y, a su vez, reduce la temperatura del motor volviendo a circular en el interior del mismo.

Esquema

El intercambiador de calor que se muestra en el esquema es un intercambiador de calor de tubo U.

Aplicación de la primera ley de la termodinámica

Se debe tener en cuenta que en los intercambiadores decalor:
* En operación estacionaria, el flujo másico de cada corriente de fluido que fluye por un intercambiador de calor permanece constante.
* Comúnmente no hay interacción de trabajo y los cambios de energía cinética y potencial son insignificantes para cada corriente de fluido.
* W=0
* ∆ec≅0
* ∆ep≅0
* La tasa de transferencia de calor depende de cómo seselecciona el volumen de control.
* Cuando todo el intercambiador se selecciona como el volumen de control Q=0
* Cuando se selecciona los fluidos como el volumen control Q es la tasa de transferencia de calor entre los dos fluidos.
* Están diseñados para transferencia de calor entre fluidos dentro del dispositivo, por lo que la coraza externa está bien aislada para evitar cualquierpérdida de calor hacia el medio circundante.

Luego:

Se sabe que q-w = ∆e=∆h+∆ec+∆ep, Teniendo en cuenta la información dada anteriormente se tiene que la ecuación de balance de energía de este dispositivo es 0 =∆hhhhhhhhh, que es lo mismo que h1=h2

VÁLVULAS

Definición

Una válvula se puede definir como un aparato mecánico con el cual se puede iniciar, detener o regular lacirculación o el paso de líquidos o gases mediante una pieza movible que abre, cierra u obstruye en forma parcial uno o más orificios o conductos A diferencia de las turbinas producen una caída de presión sin implicar trabajo. La caída de la presión suele ir acompañada de una gran disminución de la temperatura. Las válvulas son unos de los instrumentos de control más esenciales en la industria. Debido...