25.03.12

Balance de Energía para Sistemas de Flujo Estable
Proceso de Flujo Estable: Proceso durante el cual un fluido circula a través de un volumen de control de manera estable.
Durante un proceso de flujo estable, ninguna propiedad intensiva o extensiva dentro del volumen de control cambia con el tiempo.
Volumen, masa y energía total permanecen constantes durante un proceso de flujo estable.
La tasa de flujo másico del fluido en una abertura permanece constante durante un proceso de flujo estable.
Las interacciones de calor y trabajo entre un sistema de flujo estable y sus alrededores no cambian con el tiempo.
Balance de masa para sistemas de flujo estable:

ṁentrada = ṁsalida (kg/s)

Entradas y salidas múltiples:
ṁe=ṁs=kgs
En la mayoría de los dispositivos usados en ingeniería (toberas, turbinas, compresores, etc.) presentan una corriente única. En dichos casos denotamos con el subíndice 1 al estado de entrada y 2 al estado de salida y se eliminan los signos de sumatoria.
Una entrada y una salida ṁ1 y ṁ2 o bien p1V1A1=P2V2A1
Donde:
P= Densidad
V= Velocidad promedio de flujo
A= Area de la sección transversal
Ecr=constante
∆Ecr=0
La cantidad de energía que entra a un sistema de flujo estable es igual a la que sale.Eentra-Esale=∆Esistema  0constante=0
Eentra-Esale = Tasa neta de energía transferida por calor, trabajo y masa.∆Esistema  0constante=0 = Tasa de cambio de energía interna, cinetica, potencial, etc.
Ó balance de energía:
Eentra=Esalida (kW)Eentra = Tasa neta de energía transferida por calor, trabajo, masa de entradaEsalida = Rasa neta de energía transferida por calor, trabajo, masa de salida.
Nitrógeno
N2
Estado 1       Estado 2
p=400Kpa    P = 400Kpa
T1 = 27°C
V1 = .5m3  
I = 2ª
ΔT = 300s
V = 120V
Q = -2800J

Balance de energíaWe-Q-Wb=∆U
We-Q-PV2-V1=U2-U1
We-Q=H2-H1

We=72KJ
Q=2.8kJ
Tabla A-18
T1=300s – h1= 8123 Kj/KmolWe-Qn=h2-h1
N2 – Gas Ideal
PV = nRuT
n = PV1/RuT1n=400Kpa.5m38.314 kpa*m3KmolK300K=.08Kmol
72-2.8Kj.08Kmol+8.723KjKmol=h2
h2=9588KjKmol
Tabla A-18
T2 = ¿                h2 = 9588 Kj/Kmol

h       T                                                                          
9588  x
9597 330
9888 340
9588-95979597-9888=x-330330-340
T=329.69=56.7°C