Libro Termodinamica Cap 10 Primera Ley Sistemas Abiertos Hadzich

Termodinámica para ingenieros PUCP

Cap. 10

Primera Ley
Sistemas Abiertos
INTRODUCCIÓN
Este capìtulo complementa el anterior de Sistemas Cerrados para tener toda la
gama de màquinas termodinàmicas; tambièn contiene teorìa de las válvulas (Coeficiente de Joule-Thompson) y la interpretaciòn de - v dP. Se finaliza con la
aplicaciòn de Sistemas Abiertos Uniformes. Los sistemas abiertos constituyenmás del 90 % de las máquinas que utilizamos, por lo que debemos estudiar

Turbo Compresor de un
motor a Petroleo Diesel

Turbina de Vapor del Lab. Energìa PUCPEjemplo de sistema abierto.

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Màquinas que trabajan con Sistemas
Abiertos
SISTEMAS ABIERTOS:
-

10.1 PRIMERA LEY DE LATERMODINAMICA

Sistema Abiertos o Volumen de Control
VC

Bombas, calderas, turbinas, compresores, condensadores, válvulas.

SIMBOLOS

“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE DESTRUYE, SOLO SE TRANSFORMA”.
(PROCESOS REVERSIBLES E IRREVERSIBLES)

Máquinas que involucran trabajo

Turbinas
Vapor, gas,hidraúlicas

Sistema de Refrigeraciòn Industrial

La energía suministrada al sistema es igual al cambio de energía en elsistema
más la energía evacuada del sistema.

Compresores
Gases,ventiladores

Bombas
Líquidos

En este Capìtulo veremos el
caso cuando el E sistema
es cero, que es en la mayorìa
de las màquinas que tienen
sistemas abiertos, se llama
Volumen de Contro Estacionario o Permanente

Turbina a Vapor , 10 kW de Potencia

Esta ecuaciòn sisgnifica que TODO lo que entra es igual a lo que
sale, o la sumatoriade las energìas que entran son iguales a la sumatorias de las energìas que salen.

Turbina a gas - Motor de Helicòptero

Si tenemos un sistema ESTACIONARIO
en la que se suministra 345 kJ de
energía, cuánto de energía saldrá ?

Supercalentador de Vapor
Turbina a gas de 40 kW

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10.2 Ecuación de Continuidad

VOLUMEN DE CONTROL ESTACIONARIO (PERMANENTE): FEES
Condiciones:
1. Volumen de control no se mueve. (no cambia)
2. Flujo que entra = Flujo que sale.
3. El cambio de energía en un VC es igual a cero. El estado en un VC cualquiera no varía con el tiempo o las
condiciones de salida y entrada son constantes.

Esta es una Turbina deavión,
dónde estaría la Tobera ?
Para qué sirve en este caso ?
Si entra un flujo de masa de 5,
cuánto de flujo de masa saldrá
?

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10.4 Primera Ley Sistemas Abiertos Reversibles



Por qué estas ecuaciones
no involucran la Energía
Interna U ?Además :
h = u+P
v
d
h = d
u + Pdv + vdP
d
h − vdP = d
u + Pdv = d
q

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Con estas ecuaciones
debemos resolver todos los problemas de
Sistemas Abiertos;
en realidad solo son
dos ecuaciones, pues
cualquiera tercera
sera redundante

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Entalpìa (

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h)

a)Sustancias Puras:
CP no es constante, entonces la entalpía (h) se calcula de tablas.

b) GAS IDEAL:

Los valores
del cp
de cada
sustancia
varian con la
temperatura,
solamente
son
constantes
si los

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En un ciclo, siempre la sumatoria
de los trabajos (sea el que sea),
sera igual a la sumatoria de los
calores, e igual al área dentro de
una CURVA P - V.
En elosciloscopio se puede ver la curva P v n, y luego calcular el area y por lo tanto el Trabajo de Cambio de volumen
Wv

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Coeficiente de Joule Thompson Vàlvulas
COEFICIENTE DE JOULE THOMSON: Curva de Inversión
Consideremos la situación de la figura mostrada. Por un conducto de área...