APLICACIONES PRCTICAS DE LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINMICAAPLICACIONES PRCTICAS DE LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINMICATermodinmica: Clase 05 Pantoja Guerrero-R.A.Abril 23 de 2013

APLICACIONES PRCTICAS DE LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINMICABalance de materia de sistemas termodinmicosBalance de materiaEl balance de materia es...(ENTRA + PRODUCErxn) - (SALE + CONS.rxn) = VARIA.Es la contabilidad de la materia que ingresa, sale, se genera o se consume en un sistema y que es igual la variacin de la misma dentro del sistema.A E -E

APLICACIONES PRCTICAS DE LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINMICABalance de materia de sistemas termodinmicosFormulacin matemtica

E 'OQ.O'

APLICACIONES PRACTICAS DE LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICABalance de materia de sistemas termodinmicosConsideraciones de la ecuacin de balance de materiaPara un sistema en el que no hay reaccin qumica tanto E Produce como mConsume son 0 por lo que:

dmdtY si adems el dispositivo funciona en estado estable, no haycambios en la cantidad de materia dentro del sistema, por lo que

Variacin= 0:

Entra.Sale.La ecuacin ms simple ocurre cuando a todo lo anterior se le suma que el sistema tiene una entrada y una salida de materia entonces:

E E '0^0'

APLICACIONES PRCTICAS DE LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINMICABalance de materia de sistemas termodinmicosLa ecuacin de la continuidadEl flujo msico y el flujovolumtrico estn relacionadosmediante la siguiente ecuacin:p = m/V m ,V//\m = pVV A A~\}v at ~ MAt ~ MVm = pA~\}Para una nica entraday salida, en estado establemi = &12:

Que es una de las formas de ecuacin de la continuidad ms usadas.

APLICACIONES PRCTICAS DE LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINMICABalance de materia de sistemas termodinmicosY ahora.

Tomemos este tema...del cuello con ejercicios prcticos...

APLICACIONES PRACTICAS DE LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICABalance de energaFormulacin general de la primera ley de la termodinmicaFormulacin del balance de energa

El balance de energa es...ENTRA - SALE TRANSFORMA = VARIACIN

1 '00^0

APLICACIONES PRCTICAS DE LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINMICABalance de energaFormulacin general de la primera ley de la termodinmicaBalance de energaEn un balance de energaSi no hay acumulacin de energa ni el sistema mismo transforma alguna de las formas existentes de energa: ^ EEntra = E safe al igual que en balance de materia. Sin embargo, para plantear la ecuacin del balance de energa en Termodinmica tenemos que relacionar lo siguiente:a Como ingresa la energa a un sistema (Funciones de estado) Energa interna y si fluye como entalpia En forma de energa cintica y energa potencial Como transforma energa un sistema (Funciones de trayectoria) En forma de trabajo o calor En las reacciones qumicas4-E'00,0'

APLICACIONES PRCTICAS DE LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINMICABalance de energa Formulacin general de la primera ley de la termodinmicaEntonces teniendo en cuenta las formas de energa que son funcinde estado: E = U + PV + In^- + mgz las que son funcin de trayectoria son: 1/1/ + Q la que se acumula: ^

Para un sistema cerrado esta ecuacin queda AU = W + Q i

APLICACIONES PRCTICAS DE LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINMICABalance de energa Formulacin general de la primera ley de la termodinmicaFormas de la ecuacin de energaEn trminos de potencia, energa por unidad de tiempo:Y esta ecuacin s que tiene aplicaciones!= -0 0.0

APLICACIONES PRCTICAS DE LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINMICABalance de energa Formulacin general de la primera ley de la termodinmicaQue es un volumen de control?

Es un sistema de fronteras convenientes para realizar anlisis de primera ley de termodinmica. Las fronteras pueden ser superficies reales o hipotticas y su volumen puede ser variable. Todo depende de la conveniencia de quien lo analice.CvAPLICACIONES PRCTICAS DE LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINMICAAplicacin en dispositivosTurbinas, compresores, bombas y ventiladoresTurbinasTurbinasAprovechan la energa de un fluido en movimiento para producir trabajo de torque que luego se puede tranformar en otra clase de trabajo til como la electricidadm(Ah + Aek) = W+QAPLICACIONES PRACTICAS DE LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICAAplicacin en dispositivosTurbinas, compresores, bombas y ventiladoresCompresoresCompresoresLa energa contenida en el torque de un eje que se mueve (Trabajo de torque) se aprovecha para incrementar la presin de un fluido. Los compresores domsticos consumen energa elctrica.W + Q= m(Ah + Aek)APLICACIONES PRCTICAS DE LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINMICAAplicacin en dispositivosTurbinas, compresores, bombas y ventiladoresBombas, sopladores y ventiladoresBombas, sopladores y ventiladoresTambin elevan la presin de un fluido con el propsito de impulsarlo y moverlo desde un punto hacia otro.1/1/ Q 171< < gi ^ ^^APLICACIONES PRACTICAS DE LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICAAplicacin en dispositivosVlvulas, tubos capilares, tapones porosos, estrangulamiento.Vlvulas, tubos capilares, estrangulamiento, tapones porososEstrangulamientoModifican las condiciones termodinmicas de un fluido, como la entalpia. A travs de estos equipos hay una cada drstica de la presin.Ah = 0APLICACIONES PRCTICAS DE LA PRIMERA LEY DE LAplicacin en dispositivos Mezcla de fluidosMezcla de fluidosA TERMODINMICAAPLICACIONES PRCTICAS DE LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINMICAAplicacin en dispositivosIntercambiadores de calorIntercambiadores de calorFigura 1: Iaiercambiador de Calor de Casco y TubosAPLICACIONES PRCTICAS DE LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINMICAAplicacin en dispositivosEcuacin de Bernoulli para sistemas de tuberasSistemas de tuberas (Bernoulli equation)APLICACIONES PRCTICAS DE LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINMICAINTRODUCCIN A LOS CICLOS TERMODINMICOSCiclo simple de potencia de vaporCiclo simple de potencia de vaporAPLICACIONES PRACTICAS DE LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICAINTRODUCCIN A LOS CICLOS TERMODINMICOSCiclo simple de refrigeracin por compresin de vaporCiclo simple de refrigeracin por compresin de vaporCiclo cki RefriyerixinAPLICACIONES PRACTICAS DE LA PRIMERA LEY DE LA TINTRODUCCIN A LOS CICLOS TERMODINMICOSCiclo simple de refrigeracin por compresin de vaporRefrigeradores y refrigerantesEvaporadorprincipalFluido refrigerarteen forma lquida y/o mezcladoLnea de descargaFluido refrigeranteen la formagaseosa, sobrecalentado (alta presin)Filtro secadorCompresorPlaca fra oevaporadorsecundarioLnea de succinFluido refrigerante en la forma gaseosa (baja presin)Tubo capilar^ -O ckCvAPLICACIONES PRACTICAS DE LA PRIMERA LEY DE LA TINTRODUCCIN A LOS CICLOS TERMODINMICOSCiclo simple de refrigeracin por compresin de vaporRefrigeradores y refrigerantesERMODINMICA< S < -E < -E APLICACIONES PRCTICAS DE LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINMICAINTRODUCCIN A LOS CICLOS TERMODINMICOSCiclo simple de refrigeracin por compresin de vaporFin?EN 5 MINUTOS BORRO!