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Dispositivos de flujo estable. Ejercicios

Elaboró: Profesor Efrén Giraldo T. MSc. Revisó: Profesor Carlos A. Acevedo Ph.D

http://m.gifanimados.com/Gifs-Vehiculos/Animaciones-Aviones/Partes-De-Un-Avion/Turbinas-De-Avion/Turbina-Avion-Neon-78108.gif

Toberas

Figura 1.Una tobera es un dispositivo donde disminuye la sección transversal.

Por tanto aumenta la velocidad y disminuye la presión. Un tobera acelera el

fluido que pasa a través de él.

http://2.bp.blogspot.com/-KzPqo7Ed4Ns/VKu3uPNMmXI/AAAAAAAAAKM/ObICQd-vX-s/s1600/7.png

8/3/2016ELABORÓ MSc. EFRÉN GIRALDO T. REVISÓ CARLO0S A. ACEVEDO. PhD.

2

Figura 2. Un difusor o turbina es un dispositivo donde se incrementa la

sección transversal. Por tanto disminuye la velocidad y aumenta la presión. Un

difusor desacelera el fluido que pasa a través de él.



3

Figura 3. Por cuestiones técnicas prácticas, las turbinas a gas modernas incluyen

tanto difusores y turbinas como compresores.

http://previews.123rf.com/images/efes/efes1304/efes130400035/19408467-Turbina-de-gas-Foto-de-archivo.jpg http://es.avia.pro/blog/gazoturbinnyy-dvigatel-foto-stroenie-harakteristiki

http://www.monografias.com/trabajos/turbinagas/Image1247.gif


4

Estos dispositivos son usados ampliamente en centrales térmicas y

eléctricas, en la industria aeronáutica y espacial. También en otras

clases de industria.


5

Condiciones de operación de toberas y turbinas

En ambos dispositivos el fluido circula a gran velocidad, lo cual hace que

el fluido permanezca poco tiempo dentro del artefacto y por tanto la

perdida de calor es poca. Por tal motivo se considera que la tasa de

transferencia de calor es:

𝑄=0


6

También se considera que el flujo de trabajo es muy pequeño:

𝑊=0

Por tanto, la energía en tránsito (en estos dispositivos es insignificante (calor y trabajo).

∆𝑄 = 0

∆𝑊 = 0


7

Además, el cambio de la energía potencial es despreciable:

∆𝑒𝑝 = 0


8

Sim embargo, los cambios en velocidad son muy altos, lo cual

implica que los cambios en energía cinética son altos. No

obstante, comparados con los valores de la entalpía son valores

pequeños por los cual generalmente se desprecian.


9

Ejercicios


10

𝑇 = 10°𝐶𝑃 = 80𝑘𝑃𝑎

𝑉1 =200𝑚

𝑠

𝑎𝑟𝑒𝑎 = 0,4𝑚2

Steady Flow

𝑚=?

𝑇𝑜𝑢𝑡 =?

(Cengel, 2007)

Exercise # 1 Cengel.


11

(Cengel, 2007)8/3/2016ELABORÓ MSc. EFRÉN GIRALDO T. REVISÓ CARLO0S A. ACEVEDO. PhD.

12

In steady flow there is not acumulation of mass and energy in the sistem, therefore:

∆𝑚 = 0∆𝐸 = 0∆𝑒𝑝 = 0

∆ 𝑄 = 0

∆ 𝑊 = 0

Since 𝑉𝑜𝑢𝑡 is very small 𝑒𝑐 𝑜𝑢𝑡 =0,

Air is an ideal gas: 𝑃𝑉𝑒𝑠𝑝 = 𝑅𝑎𝑖𝑟 . 𝑇 𝑅𝑎𝑖𝑟= 0,287𝑘𝑃𝑎.𝑚3.𝐾

𝑘𝑔

(Cengel, 2007)

8/3/2016

ELABORÓ MSc. EFRÉN GIRALDO T. REVISÓ CARLO0S A. ACEVEDO. PhD.

13

Steady flow: 𝑚1= 𝑚2

The enthalpy air ℎ𝑖𝑛 at T: 283 K, can be

found in tables A17, ℎ𝑖𝑛= 283,14;

the same for 𝑇𝑜𝑢𝑡 when we know ℎ𝑜𝑢𝑡fron the calculetions.


14

𝑉𝑒𝑠𝑝 =𝑅𝑇

𝑃= 0,287

𝑘𝑃𝑎.𝑚3.283 𝐾

08 𝑘𝑃𝑎 .𝑘𝑔.𝐾

𝑇ℎ𝑒 𝑓𝑙𝑜𝑤 𝑚𝑎𝑠𝑠 𝑚 = ρ. 𝐴𝑉1= 𝐴𝑉1

𝑉𝑒𝑠𝑝, 𝑉𝑒𝑠𝑝 𝑖𝑠 𝑢𝑛𝑘𝑜𝑛𝑜𝑤. 𝑉𝑒𝑠𝑝 𝑖𝑠 𝑓𝑜𝑢𝑛𝑑 𝑓𝑟𝑜𝑚 𝑉𝑒𝑠𝑝 =

𝑅𝑎𝑖𝑟𝑇

𝑃

𝑠𝑖𝑛𝑐𝑒 𝑃, 𝑅𝑎𝑖𝑟 , 𝑇 𝑎𝑟𝑒 𝑘𝑛𝑜𝑤.

𝑉𝑒𝑠𝑝

(Cengel, 2007)8/3/2016


𝑄in+ 𝑊𝑖𝑛 + 𝑚(𝑣2

2+ 𝑔𝑧 + ℎ)in = 𝑄out + 𝑊𝑜𝑢𝑡 + 𝑚(

𝑣2

2+ 𝑔𝑧 + ℎ)out (28)

𝑄𝑖𝑛 + 𝑊in=0 𝑄out + 𝑊out =0

∆𝑒𝑝=0

𝑚(𝑣2

2+ ℎ)in = 𝑚(

𝑣2

2+ ℎ)out

𝑣2𝑜𝑢𝑡2

≈ 0

ℎ𝑖𝑛 +𝑣𝑖𝑛

2= ℎ𝑜𝑢𝑡

ℎ𝑖𝑛 = 283,14

Equation for energy balance of an open systems in steady state:

The enthalpy 𝒉𝒊𝒏 of the air

at T: 283 K, can be found in

tables A17, 𝒉𝒊𝒏= 𝟐𝟖𝟑, 𝟏𝟒;the same for 𝑻𝒐𝒖𝒕 when we

know 𝒉𝒐𝒖𝒕 fron the

calculations.


16

.The units 𝑚

𝑠2

2and

𝐽

𝑘𝑔are equivalent.


17

(Cengel, 2007)

8/3/2016


18

Turbina de vapor

“Una turbina de vapor es una máquina motora, que transforma

la energía interna de un flujo de vapor en energía mecánica a través

de un intercambio de cantidad de movimiento entre el fluido de

trabajo (vapor) y el rodete, órgano principal de la turbina, que

cuenta con palas o álabes los cuales tienen una forma particular

para poder realizar el intercambio energético”.

https://es.wikipedia.org/wiki/Turbina_de_vapor


19

https://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa

https://es.wikipedia.org/wiki/Vapor_(estado)

https://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_mec%C3%A1nica

https://es.wikipedia.org/wiki/Cantidad_de_movimiento

https://es.wikipedia.org/wiki/Rodete

https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81labe

En una turbina al fluido pasar por las aspas se expande y

hace trabajo sobre los álabes o aspas. Estas giran y

mueven un eje y produce un trabajo.


20

“Las turbinas de vapor están presentes en diversos ciclos de

potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase, entre éstos

el más importante es el ciclo de Rankine, el cual genera el vapor en

una caldera, de la cual sale en unas condiciones de elevada

temperatura y presión”.


21

https://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_termodin%C3%A1mico

https://es.wikipedia.org/wiki/Estados_de_la_materia

https://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_de_Rankine

https://es.wikipedia.org/wiki/Caldera_(m%C3%A1quina)

“En una turbina se pueden distinguir dos partes, el rotor (rodete) y el

estátor. El rotor está formado por ruedas de álabes unidas al eje y que

constituyen la parte móvil de la turbina. El estátor también está

formado por álabes, no unidos al eje sino a la carcasa de la turbina”.


22

Turbinas a gas

Figura 4. “La operación básica de la turbina de gas es similar a la máquina de vapor,

excepto que en lugar de agua se usa el aire. El aire fresco de la atmósfera fluye a

través de un compresor que lo eleva a una alta presión.Luego se calienta el aire

mediante un combustible de modo que la combustión genera un flujo de alta

temperatura”.

https://es.wikipedia.org/wiki/Turbina_de_gas

http://m.gifanimados.com/Gifs-Vehiculos/Animaciones-Aviones/Partes-De-Un-Avion/Turbinas-De-Avion/Turbina-Avion-Neon-78108.gifhttp://www.carrodegaragem.com/wp-content/uploads/2015/06/turbina-e1433432031259.jpg


23

Figura 5. “Este gas de alta temperatura y presión entra a una turbina, donde se

expande aumentando su volumen y disminuyendo la presión de salida,

produciendo el movimiento del eje durante el proceso. El trabajo de este eje es

mover el compresor y otros dispositivos como generadores eléctricos que pueden

estar acoplados”.


https://cielus.files.wordpress.com/2012/12/engrun2.gif?w=627


24

Figura 6. “Los gases de salida, tendrán o una alta temperatura o una alta

velocidad. El propósito de la turbina determina el diseño que maximiza esta

forma de energía. Las turbinas de gas se usan para dar potencia a aeronaves,

trenes, barcos, generadores eléctricos, e incluso tanques”.


https://hoschaf.files.wordpress.com/2016/04/pelton.gif


25

Causas del éxito de las turbinas de gas

“En los últimos años se han eliminado muchas centrales de vapor

destinadas a la producción de energía eléctrica y se han reemplazado

por turbinas de gas o por ciclos combinados. La causa de este

fenómeno es económica. Los rendimientos del ciclo Brayton son

sensiblemente superiores a los del ciclo de Rankine de vapor de agua.

La causa reside en el hecho de que el ciclo Brayton opera

a temperaturas mayores que el Rankine”


26

https://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_el%C3%A9ctrica

https://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_combinado

https://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_Brayton

https://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_de_Rankine

https://es.wikipedia.org/wiki/Vapor_de_agua

https://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura

En esta ecuación 𝑊𝑚𝑎𝑥 representa el trabajo teórico máximo que

puede realizar un ciclo de potencia reversible que opera entre las

temperaturas extremas T y T0, siendo T0 la temperatura del medio

ambiente, intercambiando calor Q con el medio ambiente. Es

evidente que cuanto mayor sea el valor de T tanto mayor será Wmáx.

𝑊𝑚𝑎𝑥 =𝑇 − 𝑇𝑜𝑇


27

Por otra parte, en el ciclo Brayton no hay intercambio de calor, porque a

diferencia del ciclo Rankine de vapor, que es una máquina de

combustión externa, el de la turbina de gas es una máquina de

combustión interna y no hay intercambio de calor entre los gases

calientes de la combustión y el fluido de trabajo


28

El único intercambio de calor ocurre en el regenerador, pero esto es

después de que el fluido de trabajo haya producido la mayor parte del

trabajo útil en la turbina.


29

Compresores

Los compresores incrementan la presión en un fluido. A estos

dispositivos hay que suministrarles trabajo a partir de una fuente

externa. Este trabajo se transmite al fluido incrementando su presión.

Por tanto requieren potencia.

Estos aparatos son vitales en las turbinas a gas porque aumentan la

energía del fluido de trabajo. Al comprimir un gas se aumenta su

energía interna, requisito básico para que desempeñe su función en en

una turbina.


30

La transferencia de calor externa al igual que en las turbinas se

considera despreciable. Aunque se consideran perdidas de calor.

∆𝑄𝑒𝑛𝑡 = 0

∆E=0

∆𝑒𝑝 = 0

∆𝑒𝑐 = 0

∆𝑊𝑠𝑎𝑙=0 𝑚𝑒𝑛𝑡𝑟 = 𝑚𝑠𝑎𝑙

𝑃𝑣𝑒𝑠𝑝 = 𝑅𝑇

R es la constante del gas de trabajo. P es presión absoluta, T la

temperatura absoluta y 𝑣𝑒𝑠𝑝 es el volumen específico de gas. 8/3/2016

31

En un compresor generalmente entra vapor saturado y sale

sobrecalentado. Al aumentar la presión aumenta la temperatura.

Los compresores se emplean generalmente con gases, mientras que las

bombas lo hacen con los líquidos. Al igual que las bombas, los

compresores además de aumentar presión, también hacen circular un

fluido.


32

Energy balance in an open systems in steady state for a Compresor:



𝑣2

2+ 𝑔𝑧 + ℎ)out



𝑣2


𝑊𝑖𝑛 + 𝑚(ℎ)in = 𝑄out + 𝑚(ℎ)out

𝑊𝑖𝑛 = 𝑄out + 𝑚(ℎ𝑜𝑢𝑡-ℎ𝑖𝑛)Tablas

If we do not considered heat loss, the equation is further simplified.


33

La compresión de gases ideales responde a las leyes ya vistas en

secciones anteriores. Las ecuaciones más conocidas son:

𝑃𝑉 = 𝑛𝑅𝑇𝑃. 𝑣𝑒𝑠𝑝 = 𝑅𝑔𝑎𝑠𝑇

𝑃𝑖𝑉𝑖𝑇𝑜 = 𝑃𝑜𝑉𝑜𝑇𝑖


34

superheat steamNozzle

Steady flow.

(Cengel, 2007)

Exercise #2 Cengel.


35

superheat steam

Since the fluid enters a nozzle a 250 psi and T: 700 °F is superheated steam. We

can know their properties such as 𝑣𝑒𝑠𝑝 and ℎ 𝑒𝑠𝑝in Table A − 6E Cengel .


36

𝐵𝑡𝑢

𝑙𝑏𝑚=25,037

𝑓𝑡2

𝑠2


37

With 𝑃1=250 psi y 𝑇1=700°F (englis units) in n Table A-6E:

𝑣1 𝑒𝑠𝑝 = 2,6883 𝑓𝑡3

𝑙𝑏𝑚

and ℎ1 𝑒𝑠𝑝 = 1371,4 𝑘𝐽/𝑘𝑔.

Since 𝑚 =𝑉1 ∗𝐴1

𝑣1 𝑒𝑠𝑝

𝑉1 = 𝑚.𝑣1 𝑒𝑠𝑝

𝐴1

𝑉1 = (10 𝑙𝑏𝑚

𝑠)∗2,6883

𝑓𝑡3

𝑙𝑏𝑚

0,2𝑓𝑡2= 134,ft/s

𝑚 = 10𝑙𝑏𝑚

𝑠

𝑣1 𝑒𝑠𝑝 = 2,6883𝑓𝑡3

𝑙𝑏𝑚,

𝐴1=0,2𝑓𝑡2


38

Equation for energy balance in an open systems in steady state:



𝑣2


𝑊in=0 𝑄out =1,2 Btu/lbm

𝑊out =0

∆𝑒𝑝=0

𝑚(𝑣2

2+ ℎ)in = 1,2 Btu/lbm + 𝑚(

𝑣2

2+ ℎ)out

1371,4𝐵𝑡𝑢

𝑏𝑙𝑚- 1,2

𝐵𝑡𝑢

𝑙𝑏𝑚-

(900𝑓𝑡

𝑠)2−(134,4

𝑓𝑡

𝑠)2

2= ℎout

ℎ𝑜𝑢𝑡=1371,2𝐵𝑡𝑢

𝑏𝑙𝑚- 396022

𝑓𝑡2

𝑠2

25,037𝑓𝑡2

𝑠2

*𝐵𝑡𝑢

𝑙𝑏𝑚= 1467,3

𝐵𝑡𝑢

𝑏𝑙𝑚

𝐵𝑡𝑢

𝑙𝑏𝑚=25,037

𝑓𝑡2

𝑠2

8/3/2016


39

Table A-6E

ℎ𝑜𝑢𝑡= 1467,3 𝐵𝑡𝑢

𝑏𝑙𝑚and 𝑃 = 200 𝑝𝑠𝑖 𝑇 ≈ 900°𝐹


40

=0,6MPa

=0,6MPa

(Cengel, 2007)

Exercise # 3 Cengel. Compressor

Steady flow


41


42

𝑊𝑖𝑛 = 𝑄out + 𝑚(ℎ𝑜𝑢𝑡-ℎ𝑖𝑛)

Cengel does have not tables of superheated air in the compressor output (T= 400

K, P=0,6 Mpa), he considered normal air in Table A-17 (only T=400 K)


43

Turbine

Steady Flow

∆𝑒𝑐 =?∆𝑒𝑝 =?

∆h =?𝑤 =? 𝑚= ?

∆Q = 0

6m

10m

Superheated steam

Saturated liquid vapor mixture

Remember: 𝑊

𝑚= 𝑤

(Cengel, 2007)

8/3/2016


44

Exercise # 4 Cengel.

8Cengel, 2007)8/3/2016ELABORÓ MSc. EFRÉN GIRALDO T. REVISÓ CARLO0S A. ACEVEDO. PhD.

45


46

out

P2 = 15 kPa


47


48




𝑣2


𝑚(𝑣2

2+ 𝑔𝑧 + ℎ)in = 𝑊𝑜𝑢𝑡 + 𝑚(

𝑣2


𝑊𝑜𝑢𝑡= 𝑚(𝑣2

2+ 𝑔𝑧 + ℎ)in - 𝑚(

𝑣2


𝑊𝑜𝑢𝑡

𝑚= 𝑤 = (

𝑣2

2+ 𝑔𝑧 + ℎ)in - (

𝑣2


𝑤 =𝑣21−𝑣

22

2+ 𝑔(𝑧1 − 𝑧2) + (ℎ1 − ℎ2)

𝑤 = 887.39 -14.95 + 0.04 = 872,48 kJ / kg

𝑊

𝑚= 𝑤 𝑚 =

𝑊

𝑤=

5000 kJ/s872.48 kJ/kg

=5.73 kg/s


49


50

VIDEO EJERCICCIO TURBINA

https://www.youtube.com/watch?v=ZWVqgo__x8o

Válvulas de estrangulamiento (Throttling Valves)

Figura 7. las válvulas de estrangulamiento son dispositivos que producen una gran caída

de presión al restringir el flujo.

8/3/2016


51

(Cengel, 2007)

Estos dispositivos producen una caída de presión sin involucrar trabajo. Lacaída de presión conlleva una alta disminución de temperatura. Esto loshace especialmente útiles en procesos de refrigeración.

En general , al ocurrir en forma muy rápida y por áreas muy pequeñas seconsideran procesos adiabáticos:

∆𝑄 = 0∆𝑊 = 0∆𝑒𝑝 = 0

Generalmente ∆𝑒𝑐 = 0


52

Tubos capilares. No obstante lo anterior, en los tubos capilares

debido a que presentan áreas muy grandes de transferencia de calor,

se debe considerar el flujo de calor hacia el exterior.





𝑣2




𝑣2



54

Con todos esos factores despreciables la ecuación de balance de

energía queda muy simplificada:

ℎ𝑒𝑛𝑡= ℎ𝑠𝑎𝑙 (𝑘𝐽

𝑘𝑔)

Esto los convierte en dispositivos que trabajan a la misma entalpía o

isentálpicos.


55

Como ℎ = 𝑢 + 𝑝𝑣𝑒𝑠𝑝

Al ser constante la entalpía:

u1 + P1. 𝑣 𝑒𝑠𝑝 1 = 𝑢2 + 𝑃2. 𝑣 𝑒𝑠𝑝 2= constante

8/3/2016


56

(Cengel, 2007)

𝑢 + 𝑃𝑣𝑒𝑠𝑝 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒

Lo cual imlica que si la una cambia lo hace a partir de la otra. La una se

convierte en la otra.

Si la energía de flujo se incrementa ( 𝑃2. 𝑣 𝑒𝑠𝑝 2 > 𝑣 𝑒𝑠𝑝 1) esto solo se hace a

expensas de la disminución de la energía interna (𝑢2 < 𝑢1). Y esto conllevaría

un cambio de temperatura generalmente, puesto que ℎ depende de la T. Pero si

se trata de un gas ideal la temperatura permanece constante.


57

8/3/2016


58

FIGURE 5–30 The temperature of an ideal gas does not change during a throttling

(h constant) process since h h(T).

(Cengel, 2007)


59

McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V.

http://slideplayer.es/slide/10863282/


60

𝑃1=0,8𝑀𝑃𝑎 = 800 𝑘𝑃𝑎 𝑃2=0,12𝑀𝑃𝑎 = 120 𝑘𝑃𝑎

Exercise # 5 Cengel

(Cengel, 2007)

61


∆Q = 0

∆𝑒𝑐 = 0ℎ1= ℎ2

𝑢1 + 𝑃1𝑣1 = 𝑢2+𝑃2𝑣2T 𝑖𝑠 𝑛𝑜𝑡 𝑐𝑜𝑠𝑛𝑡𝑎𝑛𝑡

(Cengel, 2007)


62

Saturarated liquid

(Refrigerant 134a)

mixture: liquid + gas

X=?

∆𝑻 =?

During a throttling process, the enthalpy (flow energy internal energy) of a fluid

remains constant. But internal and flow energies may be converted to each other.

.

𝑷𝟏=𝟎, 𝟖𝑴𝑷𝒂 = 𝟖𝟎𝟎 𝒌𝑷𝒂

𝑷𝟐=𝟎, 𝟏𝟐𝑴𝑷𝒂 = 𝟏𝟐𝟎 𝒌𝑷𝒂

(Cengel, 2007)

Since in the inlet there is saturated liquid (Refrigerant 134a) and we also know

the values ℎ1, 𝑢1, 𝑃1(𝑃1 𝑠𝑎𝑡) we can get 𝑣1, 𝑇1(𝑇𝑠𝑎𝑡 , 𝑣𝑓).

𝑇ℎ𝑒 𝑠𝑎𝑚𝑒 𝑓𝑜𝑟 𝑜𝑢𝑡. 𝐼𝑛 𝑡ℎ𝑒 𝑜𝑡ℎ𝑒𝑟 ℎ𝑎𝑛𝑑, ℎ2 is the entalpy of the mixture, this

is the average entalpy

ℎ2 = ℎ𝑝𝑟 = 95,47 𝑘𝐽/𝑘𝑔


63

8/3/2016


64With ℎ1 = 95,47 kJ/kg, 𝑃1 = 𝑃𝑠𝑎𝑡= 800 𝑘𝑃𝑎 = 0,8𝑀𝑃𝑎

𝑇1= 𝑇𝑠𝑎𝑡= 31,31 °C(Table A-12)

ℎ𝑓𝑔 = 214,48 kJ/kg

ℎ2 = ℎ𝑝𝑟 = 95,47 𝑘𝐽/𝑘𝑔

.

(Cengel, 2007)


65𝑋 =

ℎ𝑝𝑟−ℎ𝑓

ℎ𝑓𝑔=95,47 − 22.49

214,48=0,34

(Cengel, 2007)


66

(Cengel, 2007)

Cámaras de mezcla

Figura 8 . En los procesos termodinámicos es común el mezclado de dos corrientes.

El lugar donde se mezclan se llama cámara de mezclado.

8/3/2016

67

http://4.bp.blogspot.com/-jDi3C3rP_5w/UbZt0jxonFI/AAAAAAAAAMk/MqB7Tp8z3aA/s1600/camara+de+mezcla.jpg

(Cengel, 2007)

Se debe cumplir que la suma de los flujos másicos de entrada sea igual a la suna de los flujos másicos de salida.

𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎

𝑚 =

𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎

𝑚

Si suponemos dos flujos de entrada y uno de salida:

𝑚1+ 𝑚2= 𝑚3

∆𝑄 = 0∆𝑊 = 0∆𝑒𝑐 = 0∆𝑒𝑝 = 0


68

69

Energy balance in an open systems in steady state:



𝑣2




𝑣2


𝑚1ℎ1 +𝑚2ℎ2 = 𝑚3ℎ3

𝑚1+ 𝑚2= 𝑚3

𝑚1ℎ1 +𝑚2ℎ2 = (𝑚1+ 𝑚2)ℎ3

8/3/2016

∙ ∙∙

∙

Es conveniente expresar la ecuación anterior como una

relación entre los flujos de entrada ( 𝑚1

𝑚2).

𝑚1

𝑚2ℎ1 +

𝑚2

𝑚2ℎ2 = (

𝑚1

𝑚2+

𝑚2

𝑚2)ℎ3

𝑦ℎ1 + ℎ2 = (1 + 𝑦)ℎ3𝑦ℎ1 = −ℎ2 + ℎ3 + 𝑦ℎ3𝑦ℎ1 − 𝑦ℎ3 = ℎ3 −ℎ2

𝑦 =ℎ3 −ℎ2ℎ1 −ℎ3


70

Al ÷ 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑚2

∙

∙

∙

∙

∙

∙ ∙

Si se llama 𝑦 = 𝑚1

𝑚2


71 𝒚 = 𝒎𝟏

𝒎𝟐=?140°F= 60°C Compressed liquid

50°F= 10°C Compressed liquid110°F= 43,3 °C Compressed liquid

Exercise # 6 Cengel

8/3/2016


72

Steady flow

∆𝑸 = 𝟎

𝒚 = 𝒎𝟏

𝒎𝟐=?

∆𝒎 = 𝟎∆E= 𝟎∆𝒆𝒄 = 𝟎∆𝒆𝒑 = 𝟎

∆𝑾 = 𝟎

8/3/2016


73

𝑷𝒔𝒂𝒕 = 𝟐𝟎 𝒑𝒔𝒊, 𝑻𝒔𝒂𝒕 =227,92 °F =108,8 °C 𝑷𝒔𝒂𝒕 = 𝟐𝟎 𝒑𝒔𝒊

8/3/2016


74 In table A-5E (english units) for 𝑷𝒔𝒂𝒕 = 𝟐𝟎 𝒑𝒔𝒊 𝑻𝒔𝒂𝒕 =227,92 °F =108,8 °C

Medidores de flujo


75

MEDIDORES DE FLUJO VIDEO

EJERCICIO VIDEO

Video ejercicio

https://www.youtube.com/watch?v=RhRkrvWn4ds

dispositivos de flujo estable termodinamica

Intercambiadores de calor

Son dispositivos en donde dos fluidos intercambian calor sin mezclarse.


76

El flujo de masa entrante debe de ser igual al flujo de masa saliente

en cada unidad.

𝑚𝑒𝑛𝑡𝑟 = 𝑚𝑠𝑎𝑙

∆W=0

∆𝑒𝑐=0

∆𝑒𝑝=0


77

79Energy balance in an open systems in steady state:



𝑣2




𝑣2


𝑚1ℎ1 +𝑚3ℎ3 = 𝑚2ℎ2

𝑚1= 𝑚2

𝑚3= 𝑚4

𝑚1ℎ1 −𝑚2ℎ2 = 𝑚4ℎ4 −𝑚3ℎ3

𝑚1(ℎ1-ℎ2) = 𝑚3(ℎ4-ℎ3)

8/3/2016

∙

∙∙ ∙+ 𝑚4ℎ4

∙

∙

∙ ∙

∙ ∙


80

𝑚 = 6𝑘𝑔/𝑚𝑖𝑛

𝑚 = 6𝑘𝑔/𝑚𝑖𝑛

Compressed liquid


81


82

8/3/2016


83

Tabla 1- Propiedades del agua saturada

In table A-5 we have:

300 kPa 𝑇𝑠𝑎𝑡 = 133,52°𝐶 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 𝑟𝑒𝑔𝑖𝑜𝑛

300 kPa T = 15°𝐶 compressed liquid region. It is at same

pressure but at a lower temperature. The same for T= 25°C. Now, as a

compressed liquid can be treated as a saturated liquid, we can use the Table

A-4 for 15°C and 25°C (approximately)8/3/2016


84𝑻𝒔𝒂𝒕 = 𝟏𝟑𝟑, 𝟓𝟐 300 kPa

15°C, 300 kPa

Water entering


85

Tabla 2. Propiedades del agua saturada.


86

𝑚1(ℎ1-ℎ2) = 𝑚3(ℎ4-ℎ3)86

in table A-4

300kPa=0,3 MPa

∙ ∙


87

Tabla 3. Propiedades del refrigerante 134 a.


88

Figure 10. Since the refrigerant enters the condenser at a pressure of 1 MPa and at a

temperature of 70 ° C, and the saturation temperature for this pressure is -39.37 ° C, the steam

enters as superheated vapor.

𝑻𝒔𝒂𝒕 = −𝟑𝟗, 𝟑𝟕°𝑪 1MPa

𝟕𝟎°𝑪

1MPa

Superheat regionFor refrigerant entering

refrigerant out


89


90


91

Bibliografía

Cengel y Boles. (2007). Termodinamic. Mc Graw Hill. Fith edition. Mexico.

http://m.gifanimados.com/Gifs-Vehiculos/Animaciones-Aviones/Partes-De-Un-Avion/Turbinas-De-Avion/Turbina-Avion-Neon-78108.gif


http://previews.123rf.com/images/efes/efes1304/efes130400035/19408467-Turbina-de-gas-Foto-de-archivo.jpg

https://es.wikipedia.org/wiki/Turbina_de_vapor


92


http://previews.123rf.com/images/efes/efes1304/efes130400035/19408467-Turbina-de-gas-Foto-de-archivo.jpg

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