Analisis de Masa y Energia Para Volumen de Control

8/15/2019 Analisis de Masa y Energia Para Volumen de Control

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ANALISIS DE MASA Y

ENERGIAPARA VOLUMEN DE

CONTROL


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objetivos• Desarrollar el principio de conservación de la masa.

• Aplicar el principio de conservación de la masa a varios sistemas,

para volúmenes estacionario.

• Aplicar la primera ley de la termodinámica como la declaración del

principio de conservación de la energía para volúmenes de

control.

• Identificar la energía transportada por una corriente de fluido que

cruza una superficie de control como la suma de la energía

interna, el traa!o de flu!o, la energía cin"tica y la energía potencial

del fluido y para relacionar la cominación de la energía interna yel traa!o de flu!o a la entalpía de propiedad.

• #esolver prolemas de equilirio energ"tico de los dispositivos de

flu!o constante comunes, tales como toeras, compresores,

turinas, válvulas de estrangulamiento, mezcladoras, calentadorese intercamiadores de calor.


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$

CONSERVACIÓN DE LA MASA

%a masa se conserva incluso durante las reacciones químicas

Conservacin !e "a masa& %a 'asa, como la energía, es unapropiedad que se conserva, y no puede ser creada ni destruida

durante un proceso.

Los sistemas cerrados& %a masa del sistema se mantienenconstantes durante un proceso.

Volúmenes de control& 'asa puede cruzar las fronteras, por lo que

dee mantener un registro de la cantidad de masa que entra y salendel volumen de control..


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(

#LU$O MASICO Y CAUDAL)audal*lu!o masico


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+

%a"ance !e &asa 'ara 'rocesos !e (")joestacionario

la transferencia neta de masa hacia o desde el volumende control durante un intervalo de tiempo t es igual al cambio neto (incremento

o disminución) en la masa total dentro del volumen de control durante Δt


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%a"ance !e &asa 'ara 'rocesos !e (")joestacionarioDurante un proceso de flu!o constante, la cantidad total de masa contenida

dentro de un volumen de control no camia con el tiempo (m )- constante/.

el principio de conservación de la masa requiere que la cantidad total de masaque ingresa al volumen de control es igual a la cantidad total de masa que la

aandona

0ara procesos de flu!o estale. 1l interes

esta referido a la cantidad de masa por

unidad de tiempo, es decir el flu!o masico

'ultiples

entradas y

salidas

oloun flu!o

'uc3os dispositivos de ingenieria tales

como toeras, difusores, turinas y

compresores y omas involucran un soloflu!osuc3 as nozzles, diffusers, turines,


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Caso es'ecia"* #")jo inco&'resib"elas relaciones de %a conservación de masa se puede simplificar aún

más cuando el fluido es incompresile, que es generalmente el caso

para líquidos.

Incompresile

estale

6n solo flu!oincompresile

7o e8iste tal cosa como principio de conservacion

del volumen

in emargo, para un flu!o estale de líquidos, los

caudales, así como los flu!os masicos, se

mantienen constantes desde líquidos son

sustancias esencialmente incompresiles..


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Ener+ia tota" !e )n (")jo !e (")i!o

h = u + Pv

%a energía en flu!o

considera

automáticamente la

entalpía. De 3ec3o,esta es la principal

razón para la

definición de la

propiedad entalpía.


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:

Ener+ia trans'orta!a 'or "a &asa

)uando las energias cinetica y potencial

de un flu!o de fluidos son despreciales


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;<

ANALISIS DE ENERGIA DE SISTEMAS DEESTADO ESTA%LE

'uc3os sistemas de ingenieria tales

como las plantas de potencia

operan en estado estale.

1n condiciones de estado estale, el

contenido de materia y energía de unvolumen de control se mantienen constantes.

1n condiciones de estado

estale, las propiedades de los

fluidos en una entrada o salida

se mantienen constantes 4no

camian con el tiempo/.


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;$

A"+)nos !is'ositivos !e INGENIER.A DE#LU$O ESTACIONARIO'uc3os dispositivos de ingeniería operan esencialmente en las mismas

condiciones durante largos períodos de tiempo. %os componentes de una

central de vapor 4turinas, intercamiadores de calor, y omas/, por e!emplo,operar sin parar durante meses antes de la instalación se detenga por

mantenimiento. 0or lo tanto, estos dispositivos pueden ser convenientemente

analizados como dispositivos de flu!o estale.


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;(

Toberas , !i()sores %as toeras y los difusores estánconformados de manera que causan

grandes camios en las velocidades

del fluido y por lo tanto las energías

cin"ticas.%as oquillas y los difusores se

utilizan comúnmente en los motores a

reacción, co3etes, naves espaciales,

e incluso las mangueras de !ardín.

6na tobera es un dispositivo queincrementa la velocidad del fluido a

e8pensas de la presion 6n !i()sor es un dispositivo queincrementa la presion disminuyendo

la velocidad.


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;+

T)rbinas ,Co&'resores

T)rbina mueve el generador el"ctrico en elvapor de agua, gas o centrales

3idroel"ctricas.

A medida que el fluido pasa a trav"s de laturina, el traa!o se realiza en contra de las

alaes , que se unen al e!e. )omo resultado,

el e!e gira, y la turina produce traa!o.

Co&'resores/ así como bo&bas ,

venti"a!ores/ son dispositivos usados paraaumentar la presión de un fluido. 1l traa!o se

suministra a estos dispositivos desde una

fuente e8terna a trav"s de un e!e de rotación.

Un venti"a!or aumenta la presión de un gasligeramente y se utiliza principalmente para

movilizar a un gas

Un co&'resor es capaz de comprimir el gasa presiones muy altas.

Una bo&ba traa!a como los compresores,e8cepto que mane!an líquidos en lugar de los

gases.


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Va"v)"a !eestra+)"a&iento V0"v)"as !e estran+)"a&iento

son cualquier tipo de dispositivos de restricción de flujo que

causan una caída de presión significativa en el fluido.

=alance de

energia


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;5

c0&aras !e &e1c"a1n aplicaciones de ingeniería, la

sección en la que se lleva a cao el

proceso de mezcla comúnmente seconoce como )na cámara de mezcla.

=alance de energia

=alance de masa


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;9

Interca&bia!ores !e ca"or on dispositivos donde dos flu!os de fluidos intercamian calor sin mezclarse.

%os intercamiadores de calor son ampliamente en diversas industrias y tienen

un amplia variadad de dise>os


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S)&ario• )onservación de la masa

*lu!o masico y caudal =alance de masa para un proceso de flu!o estale =alance de masa para el flu!o incompresile

• 1nergy of a flo?ing fluid 1nergia transportada por la masa

• Análisis energ"tico de los sistemas de flu!oestale

• Algunos dispositivos de ingeniería de flu!oconstante @oeras y difusores

@urinas y compresores -alvulas de estrangulamiento )amaras de mezcla e intercamiadores de calor *lu!o en tuerias

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