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Auteur Author: isaacg26
Type : Classeur 3.6
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Description 

255
CAPÍTULO 5

control de forma estacionaria, sin experimentar cambios con En estas relaciones, los subíndices 1 y 2 denotan los estados
el tiempo en una posición fija. El contenido de masa y ener- de entrada y salida, respectivamente.
gía del volumen de control permanecen constantes durante un La mayor parte de los procesos de flujo no estacionario se pue-
proceso de flujo estacionario. Si se considera que la transfe- den modelar como un proceso de flujo uniforme, el cual requiere
rencia de calor hacia el sistema y el trabajo realizado por el que el flujo del fluido en cualquier entrada o salida sea uniforme
sistema son cantidades positivas, las ecuaciones de conserva- y estacionario, así que las propiedades del fluido no cambian
ción de la masa y la energía para procesos de flujo estaciona- con el tiempo o con la posición en la sección transversal de una
rio se expresan como entrada o salida. De lo contrario, se promedian y se tratan como
constantes durante todo el proceso. Cuando los cambios de ener-
# #
amam gía cinética y potencial relacionados con el volumen de control
entrada salida
y las corrientes de fluido son insignificantes, las relaciones de
# # # V2 # V2 balance de masa y energía para un sistema de flujo uniforme se
Q  W  a mah   gz b  a m a h   gz b expresan como
salida 2 entrada 2
mentrada  msalida  ¢ msistema




















para cada salida para cada entrada


Éstas son las formas más generales de las ecuaciones para Q  W  a mh  a mh  1m2u 2  m1u 1 2 sistema
procesos de flujo estacionario. Para sistemas de una sola salida entrada
corriente (una entrada y una salida) como toberas acelerado- donde Q  Qneto,entrada  Qentrada  Qsalida es la entrada neta
ras, difusores, turbinas, compresores y bombas, las ecuaciones de calor y W  Wneto,salida  Wsalida  Wentrada es la salida de
se simplifican a trabajo neto.
  1 1 Al resolver problemas termodinámicos, se recomienda usar
m1 m2 3 V1A 1 VA
v1 v2 2 2 para todos los problemas la forma general del balance de ener-
gía Eentrada  Esalida  Esistema y simplificarla para los pro-
   V 22 V 21 blemas particulares en lugar de usar las relaciones específicas
Q W m 3 h2 h1 g z 2 z1  4
2 dadas aquí para procesos diferentes.


REFERENCIAS Y LECTURAS RECOMENDADAS

1. ASHRAE, Handbook of Fundamentals, versión SI, Atlan- 3. Y.A. Çengel y J.M. Cimbala, Fluid Mechanics: Funda-
ta, GA, American Society of Heating, Refrigerating, and mentals and Applications, Second Edition, Nueva York,
Air-Conditioning Engineers, Inc., 1993. McGraw-Hill, 2009.
2. ASHRAE, Handbook of Refrigeration, versión SI, Atlanta,
GA, American Society of Heating, Refrigerating, and Air-
Conditioning Engineers, Inc., 1994.


PROBLEMAS*

Conservación de la masa 5-5E Un acumulador neumático acondicionado para man-
5-1C Defina los flujos másico y volumétrico. ¿Cómo se tener una presión constante cuando el aire entra o sale, está
relacionan entre sí? ajustado a 200 psia. Inicialmente, el volumen es 0.2 pies3, y
la temperatura es 80 °F. Después se agrega aire al acumulador
5-2C ¿Cuándo es estacionario el flujo que pasa por un volu- hasta que su volumen es 1 pie3 y su temperatura es 80 °F.
men de control? ¿Cuánto aire se ha agregado al acumulador?
5-3C ¿La cantidad de masa que entra a un volumen de con-
trol tiene que ser igual a la cantidad de masa que sale durante 5-6E Un compresor de flujo uniforme se usa para comprimir
un proceso de flujo no estacionario? helio de 15 psia y 70 °F en la entrada a 200 psia y 600 °F
en la salida. El área de salida y la velocidad son 0.01 pies2 y
5-4C Considere un dispositivo con una entrada y una salida. 100 pies/s, respectivamente, y la velocidad de entrada es de
Si los flujos volumétricos en la entrada y en la salida son 50 pies/s. Determine el flujo másico y el área de entrada.
iguales, ¿el flujo por este dispositivo es necesariamente esta- Respuestas: 0.0704 lbm/s, 0.133 pies2
ble? ¿Por qué?
5-7 A una tobera entra aire constantemente a 2.21 kg/m3 y
* Los problemas marcados con “C” son preguntas de concepto, y se
40 m/s, y sale a 0.762 kg/m3 y 180 m/s. Si el área de entrada
exhorta a los alumnos a contestarlas todas. Los problemas marcados de la tobera es 90 cm2, determine a) la tasa de flujo másico
con una “E” están en unidades inglesas, y quienes utilizan unidades SI por la tobera, y b) el área de salida de ésta.
pueden ignorarlos. Los problemas con un ícono son de comprensión Respuestas: a) 0.796 kg/s, b) 58 cm2
y se recomienda emplear un software como EES para resolverlos.




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256
ANÁLISIS DE MASA Y ENERGÍA

5-8 Entra agua a los tubos de una caldera, de 130 mm de diá- 5-12 A través del área de 1 m2, entra aire a un motor de
metro constante, a 7 MPa y 65 °C, y sale a 6 MPa y 450 °C, avión a 100 kPa y 20 °C, con una velocidad de 180 m/s.
a una velocidad de 80 m/s. Calcule la velocidad del agua en la Determine el flujo volumétrico, en m3/s, en la entrada del
entrada de un tubo, y el flujo volumétrico a la entrada. motor, y el flujo másico, en kg/s, en la salida del motor.
5-9 Una secadora de cabello es fundamentalmente un ducto 5-1...

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