PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA PARA SISTEMAS ABIERTOS

PRIMERA LEY DE LA
TERMODINÁMICA PARA
SISTEMAS ABIERTOS
Análisis de volumen de control para un flujo
estable
• El flujo másico que entra al volumen de control es constante (no varía
con el tiempo)
• Las propiedades del fluido pueden diferir de una entrada o salida a
otra, pero el flujo en una entrada o salida es uniforme y estable
Balance de masa
ṁ1 = ṁ2
ρ1v1A1 = ρ2v2A2
v1A1 (1/v1) = v2A2 (1/v2)
= v A = ṁ/ρ
= V/t
Donde:
ṁ: flujo de masa (kg/s)
: Flujo volumétrico (m^3/s)
V: Volumen (m^3)
v: volumen específico (m^3/kg)
ρ: densidad
v : velocidad (m/s)
A: Área sección transversal
Balance de energía
Balance de Energía
h: entalpía
v: velocidad
z: altura
Toberas y difusores
Balance de energía para toberas y difusores
Problemas
1.El diámetro interior de la manguera es de 2 cm pero se reduce a
0,8cm en la salida de la tobera, si el flujo volumétrico es de 0,757 L/s.
¿Calcular la velocidad de entrada y de salida en la tobera, comparar
dichos valores?
Agua: densidad = 1 kg/L = 1000 kg/m^3
1 gal = 3,7854 L
Datos:
V = 10 gal
T =50 s
D1 = 2 cm
D2 = 0,8 cm
Radio: r = 0,4cm
a) V = ?
a) Calculando los flujos
V 10 gal  3, 7854 L 
L
V 

  0, 757
t
50s  1gal 
s

kg 
L
kg
m   V  1  0, 757   0, 757
L
s
s

b) Calculando la velocidad
A   r  3,1416  0, 4cm   0,5027cm 2  0,5027 *10 4 m 2

2
m =?

b) v  V = ?

3
L
m
V  0, 757  0, 757 *103
s
s
2

V 0, 757 *103 m3 / s
m
v 

15,
06
A 0,5027 *104 m 2
s
Propiedades del gas ideal
del aire
Aire
R  0, 287 Kpa * m3 /  kg * K 
Difusor
a) Hallar el volumen específico
Pv
1 1  RT1
V1  V1  v1  velocidad
b) Balance de energía para toberas y difusores
1kJ/kg = 1000 m 2 /s 2
Buscar en tablas de propiedades de gas ideal del aire
T1 = 10°C = 283 K