Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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ANÁLISIS DE MASA Y ENERGÍA
Al sustituir las cantidades conocidas, la temperatura de salida del aire se
determina como
15 kJ/s 0.2 kJ/s 3 kg/s1.005 kJ/kg °CT2 17°C
T 2 21.9 °C
Comentario Observe que la transferencia de calor desde el ducto reduce la
temperatura de salida del aire.
5-5 ■ ANÁLISIS DE PROCESOS
DE FLUJO NO ESTACIONARIO
Línea de
alimentación
Volumen
de control
Frontera del VC
FIGURA 5-43
La carga de un recipiente rígido desde
una línea de suministro es un proceso
de flujo no estacionario porque tiene
relación con cambios en el volumen de
control.
Frontera del VC
Volumen
de control
FIGURA 5-44
La forma y el tamaño de un volumen
de control podrían cambiar durante un
proceso de flujo no estacionario.
Durante un proceso de flujo estacionario no ocurren cambios dentro del volumen
de control; por esto, no hay que preocuparse de lo que sucede dentro de
las fronteras. No tener que preocuparse de ningún cambio dentro del volumen
de control, con el tiempo simplifica en gran medida el análisis.
Sin embargo, muchos procesos en los que se tiene interés tienen que ver
con cambios dentro del volumen de control con tiempo. Esta clase de procesos
se conocen como de flujo no estacionario o flujo transitorio. Obviamente, las
relaciones de flujo estacionario desarrolladas antes no son aplicables a estos
procesos. Cuando se analiza un proceso de flujo no estacionario es importante
estar al tanto del contenido de masa y energía del volumen de control, así como
de las interacciones de energía a través de la frontera.
Algunos procesos comunes de flujo no estacionario son, por ejemplo, la
carga de recipientes rígidos desde líneas de suministro (Fig. 5-43), la descarga
de un fluido desde un recipiente presurizado, la propulsión de una turbina de
gas con aire a presión almacenado en un gran contenedor, el inflado de neumáticos
o globos e incluso la cocción con una olla de presión ordinaria.
A diferencia de los procesos de flujo estacionario, los procesos de flujo no
estacionario comienzan y terminan en algún tiempo finito en lugar de continuar
indefinidamente. Por lo tanto, en esta sección se abordan los cambios que ocurren
en algún intervalo de tiempo Δt en lugar de las tasas de cambios (cambios
por unidad de tiempo). En algunos aspectos un sistema de flujo no estacionario
es similar a un sistema cerrado, excepto porque la masa dentro de las fronteras
del sistema no permanece constante durante un proceso.
Otra diferencia entre sistemas de flujo estacionario y no estacionario es que
los primeros son fijos en espacio, tamaño y forma, pero los segundos no (Fig.
5-44); están fijos en el espacio, pero pueden tener fronteras móviles y por lo
tanto trabajo de frontera.
El balance de masa para cualquier sistema que experimenta algún proceso
se puede expresar como (véase sección 5-1)
m entrada m salida m sistema (kg) (5-42)
donde m sistema m final m inicial es el cambio en la masa del sistema. Para
volúmenes de control, también se puede expresar de manera más explícita
como
m i m e (m 2 m 1 ) VC (5-43)
donde i entrada, e salida, 1 estado inicial y 2 estado final del volumen
de control. Con frecuencia uno o más términos de la ecuación anterior
son cero. Por ejemplo, m i 0 si durante el proceso no entra masa al volumen