Primera ley de la termodinamica - Flujo no estacionario

SAVE OFFLINE

PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA EN PROCESOS DE FLUJO NO ESTACIONARIO M.Sc. JULIAN ALFREDO LÓPEZ TENORIO

FLUJO ESTACIONARIO

FLUJO NO ESTACIONARIO

No ocurren cambios dentro del volumen de control

Si ocurren cambios dentro del volumen de control con el tiempo

La mayor parte de los procesos de flujo no estacionario se pueden representar razonablemente bien mediante procesos de flujo uniforme

1RA LEY - PROCESOS DE FLUJO NO ESTACIONARIO Los supuestos para el flujo uniforme son: El proceso se lleva a cabo durante un período de tiempo especificado. El estado de la masa dentro del volumen de control es uniforme en cualquier instante de tiempo, pero puede variar con el tiempo. El estado de la masa que cruza la superficie de control es estable y constante. El flujo de masa puede ser diferente en distintas ubicaciones de la superficie de control.

1RA LEY - PROCESOS DE FLUJO NO ESTACIONARIO Balance de masa: En flujo uniforme, la conservación de la masa se convierte en: − ∑

−∑

=∆ =

−

1 y 2: estado inicial y estado final del volumen de control

1RA LEY - PROCESOS DE FLUJO NO ESTACIONARIO Balance de energía: −

=∆

Para proceso no estacionario (flujo uniforme) −

=∑

ℎ +

+

−∑

ℎ +

+

+

! −

!

Donde; ! = # + !$ + !%

→→→ Energía del fluido estático dentro del volumen de control

1RA LEY - PROCESOS DE FLUJO NO ESTACIONARIO Balance de energía: Cuando los cambios de energía cinética y potencial asociados con el volumen de control y las corrientes de fluido son insignificantes, el balance de energía se simplifica a: −

=∑

ℎ −∑

ℎ +

# −

#

Esta expresión es muy utilizada en los procesos de carga y descarga de tanques.

1RA LEY - PROCESOS DE FLUJO NO ESTACIONARIO Ejemplo: Un tanque rígido aislado esta vacío al principio. Al abrir una válvula ingresa aire atmosférico a 95 kPa y 17ºC hasta que la presión en el tanque llega a 95 kPa, punto en el que se cierra la válvula. Determine la temperatura final del aire en el tanque. Suponga calores específicos constantes. Rta: 405.5 K

BIBLIOGRAFÍA Çengel, Y.A. Termodinámica. McGraw-Hill Interamericana de España S.L., 2012. Jones, J.B., and R.E. Dugan. Ingeniería Termodinámica. Prentice Hall, 1997. Kiefer, P.J. Principles of Engineering Thermodynamics. 1954. Moran, M.J., H.N. Shapiro, and J.A. Turégano. Fundamentos De Termodinámica Técnica. Reverté, 2004. Rolle, K.C. Termodinámica. Pearson Educación, 2006. Borgnakke, C., and R.E. Sonntag. Fundamentals of Thermodynamics. Wiley, 2014.