Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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ANÁLISIS DE MASA Y ENERGÍA
Al sustituir, se encuentra
m w 62.982 104.83 kJ/kg 6 kg/min[ 100.87 303.85 kJ/kg]
m w 29.1 kg/min
R-134a
. .
Qw,entrada = Q R,salida
Frontera del volumen
de control
FIGURA 5-38
En un intercambiador de calor, la transferencia
de calor depende de la elección
del volumen de control.
Alrededores 20 °C
.
Q salida
b) Para determinar la transferencia de calor del refrigerante hacia el agua se
tiene que elegir un volumen de control cuya frontera esté sobre la trayectoria
de transferencia de calor. Se puede elegir el que ocupa cualquier fluido como
el volumen de control. En este caso, se eligió el volumen que ocupa el agua.
Se aplican todas las suposiciones expresadas antes, excepto que la transferencia
de calor ya no es cero. Entonces, suponiendo que se va a transferir calor
hacia el agua, el balance de energía para este sistema de flujo estacionario de
una sola corriente se reduce a
T asa de transferencia de ener gía neta T asa de cambio de ener gías interna ,
por calor , t rabajo y masa
cinética, potencial, etcéter a
#
E entrada E
# salida
# # #
Q w , entrada m w h 1 m w h 2
Después de reordenar y sustituir, se obtiene,
#
Q
E
# entrada E
# salida dE sistema >dt 0
⎪
⎬⎪ ⎪
⎭
⎫
⎪⎪⎪⎬⎪⎪⎪⎭
⎫
⎪
#
w , entrada m w 1h 2 h 1 2 129.1 kg/mi n 2[ 1104.83 62.9822 kJ/kg]
1 218 kJ/min
¡ 0 (estable)
Comentario Si se hubiera elegido el volumen que ocupa el refrigerante como
el de control (Fig. 5-38), se habría obtenido el mismo resultado para Q . R,salida
ya que el calor que gana el agua es igual al calor que pierde el refrigerante.
70 °C
Fluido caliente
FIGURA 5-39
Las pérdidas de calor desde un fluido
en movimiento por una tubería o ducto
no aislado hacia el ambiente más frío
podrían ser muy significativas.
Ẇ e
Volumen de control
Ẇ flecha
FIGURA 5-40
El flujo por una tubería o ducto podría
implicar más de una forma de trabajo al
mismo tiempo.
5 Flujo en tuberías y ductos
El flujo (o la transferencia) de líquidos o gases en tuberías y ductos es de gran
importancia en muchas aplicaciones de ingeniería. El flujo por una tubería o
ducto comúnmente satisface las condiciones de flujo estacionario, de manera
que se puede analizar como un proceso de flujo estacionario. Por supuesto,
esto excluye los periodos transitorios de arranque y paro. La selección del
volumen de control puede coincidir con la superficie interior de la porción de
la tubería o ducto que se desea analizar.
En condiciones normales de operación, la cantidad de calor que gana o
pierde el fluido puede ser muy significativa, en particular si la longitud de
la tubería o ducto es grande (Fig. 5-39). En algunas ocasiones es deseable la
transferencia de calor y es el único propósito que tiene el flujo. Algunos ejemplos
de esto son el agua que fluye por las tuberías del horno de una planta de
energía, el refrigerante que lo hace por un congelador y el flujo en los intercambiadores
de calor. Otras veces la transferencia de calor es poco deseable
y las tuberías o ductos se aíslan para evitar cualquier pérdida o ganancia de
calor, en particular cuando la diferencia de temperatura entre el fluido que
corre y los alrededores es grande. La transferencia de calor en este caso es
insignificante.
Si en el volumen de control hay una sección de calentamiento (alambres
eléctricos), un ventilador o una bomba (flecha), se deben considerar las interacciones
de trabajo (Fig. 5-40), de las que el trabajo del ventilador por lo
general es pequeño y con frecuencia se ignora en el análisis de energía.