Ensayo de termodinamica

Principio de conservación de la masa

El principio de conservación de la masa para un volumen de control se puede expresar como: la transferencia neta de masa hacia o desde el volumen de control durante un intervalo de tiempo es igual al cambio neto (incremento o disminución) en la masa total dentro del volumen de control durante .

Balance de masa para procesos de flujo estacionarioDurante un proceso de flujo estacionario, la cantidad total de masa contenida dentro de un volumen de control no cambia con el tiempo (mVC= constante). Entonces el principio de conservación de la masa requiere que la cantidad total de masa que entra a un volumen de control sea igual a la cantidad total de masa que sale del mismo.
Cuando se trata de procesos de flujo estacionario, el interés no secentra en la cantidad de masa que entra o sale de un dispositivo con el tiempo, pero sí se está interesado en la cantidad de masa que fluye por unidad de tiempo, es decir, el flujo másico m.
La que expresa que la tasa total de masa que entra a un volumen de control es igual a la tasa total de masa que sale del mismo.

Caso especial: flujo incompresible
Las relaciones de conservación de la masapueden simplificarse aún más cuando el fluido es incompresible, lo cual es el caso en los líquidos. La cancelación de la densidad en ambos lados de la relación general de flujo estacionario da



Es necesario tener siempre presente que no existe un principio de “conserva- ción del volumen”; por lo tanto, los flujos volumétricos que entran y salen de un dispositivo de flujo estacionario puedenser diferentes. El flujo volumétrico en la salida de un compresor de aire es mucho menor que el de entrada, aun- que el flujo másico de aire por el compresor sea constante.
TRABAJO DE FLUJO Y ENERGÍA DE UN FLUIDO EN MOVIMIENTO
A diferencia de los sistemas cerrados, en los volúmenes de control hay flujo de masa a través de sus fronteras, y se requiere trabajo para introducirla o sacarla del volumende control. Este trabajo se conoce como trabajo de flujo o energía de flujo, y se requiere para mantener un flujo continuo a través de un volumen de control.

Energía total de un fluido en movimiento
La energía total de un sistema compresible simple consiste en tres partes: energías interna, cinética y potencial.


El fluido que entra o sale de un volumen de control posee una formaadicional de energía, la energía de flujo Pv, como ya se explicó, entonces, la energía total de un fluido en movimiento por unidad de masa (denotada por u) es


Energía transportada por la masa
Como u es la energía total por unidad de masa, la energía total de un fluido en movimiento de masa m es simplemente mu, siempre y cuando las propiedades de la masa m sean uniformes. También, cuando unacorriente de fluido con propiedades uniformes se mueve a un flujo másico de m . , la tasa de flujo de energía con esa corriente es
ANÁLISIS DE ENERGÍA DE SISTEMAS DE FLUJO ESTACIONARIO
Un gran número de dispositivos de ingeniería como turbinas, compresores y toberas funcionan durante largos periodos bajo las mismas condiciones una vez completados el periodo de inicio transitorio y establecido laoperación estacionaria; y se clasifican como dispositivos de flujo estacionario. Los procesos en los que se utilizan estos dispositivos se pueden representar razonablemente bien a través de un proceso un tanto idealizado, llamado proceso de flujo estacionario, como un proceso durante el cual un fluido fluye de manera estacionaria por un volumen de control. Es decir, las propiedades del fluido puedencambiar de un punto a otro dentro del volumen de control, pero en cualquier punto permanecen constantes durante todo el proceso.
ALGUNOS DISPOSITIVOS INGENIERILES DE FLUJO ESTACIONARIO.
los componentes de una termoeléctrica (turbinas, compresores, intercambiadores de calor y bombas) operan sin parar durante meses antes de detener el sistema para mantenimiento, por lo tanto, pueden ser analizados...