TEMA III Primera Ley de la Termodinámica

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1 UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL FRANCISCO DE MIRANDA AREA DE TECNOLOGÍA DEPARTAMENTO DE ENERGÉTICA UNIDAD CURRICULAR: TERMODIMANICA BASICA Primera Ley de la Termodinámica Profesor: Ing. Isaac Hernández

2 Primera Ley de la Termodinámica

3 Sistema Cerrado Para un proceso Cíclico en Cuasi-Equilibrio P 1 B A C 2 V

4 TEMA IV Sistema Cerrado e1 e2 e3 e4 e5

5 Sistema Cerrado [J/Kg, BTU/Lb, Lbf*ft/Lb]

6 Principio de conservación de la masa, ecuación de continuidad. Si seleccionamos una frontera como sistema de estudio y evaluamos los elementos entrantes y salientes del sistema, tenemos: Para un proceso de flujo (Volumen de control), Sistema Abierto Vc Para un tiempo determinado t

7 Flujo másico y volumétrico

8 Balance de Energía [J/Kg, BTU/Lb, Lbf*ft/Lb]

9 Energía de un fluido que fluye [J, BTU, Lbf*ft]

10 Energía de un fluido que fluye

11 Energía de un fluido que fluye

12 Flujo en Estado Estacionario o estado estable 0 0

13 Flujo en Estado Estacionario o estado estable

14 Flujo en Estado no Estable o Transitorio

15 Aplicaciones de la primera Ley para sistemas Abiertos W X Sistema

16 Aplicaciones de la primera Ley para sistemas Abiertos

17 Aplicaciones de la primera Ley para sistemas Abiertos T v

18 Aplicaciones de la primera Ley para sistemas Abiertos Generador de Vapor o Caldera Emplea una fuente de energía en forma de calor para producir vapor, en estos equipos la energía cinética y potencial son despreciables respecto al calor que se transfiere Tobera Se emplea para controlar la velocidad de un fluido con la variación del área de descarga. Incrementa la velocidad del fluido a cuesta de la presión del sistema. Difusor Incrementa la presión del fluido reduciendo la velocidad del mismo Los cambios de energía cinética son importantes La transferencia de calor es despreciable

19 Aplicaciones de la primera Ley para sistemas Abiertos Válvula de estrangulamiento Interrupción abrupta al flujo del fluido provocando una caída de presión, los efectos cinéticos y gravitacionales son despreciables y el fluido avanza de forma tal que la transferencia de calor es leve, este dispositivo es isoentálpico. Tubería Se puede considerar a una tubería como un sistema de flujo estable, ahora bien, si la tubería se encuentra en forma vertical, los efectos gravitacionales deben ser considerados, si hay variación del diámetro también posee efectos sobre la velocidad, debido a el fluido avanza tan rápidamente si la tubería es corta la transferencia de calor es despreciable.

20 Aplicaciones de la primera Ley para sistemas Abiertos Procesos donde Hay Trabajo Turbina Su trabajo es realizado mediante la rotación de un eje el cual genera potencia hacia fuera de los límites del sistema (trabajo por unidad de tiempo) el fluido se expande hasta una presión inferior provocando el movimiento de los alabes de la turbina. La transferencia de calor suele ser despreciable comparado con el trabajo Compresores Reciben energía en forma de trabajo de eje dentro de las fronteras del sistema donde se realiza una compresión del gas incrementando la presión del gas. Manejan fase GASEOSA, no se recomienda que exista un cambio de fase debido a que eso destrozaría los alabes de la turbina, en su defecto entraría como vapor saturado si es turbina o saldría como vapor saturado si es un compresor P 2 < P 1 P 2 > P 1 W P 1 P 2 P 2 P 1 W

21 Aplicaciones de la primera Ley para sistemas Abiertos Procesos donde Hay Trabajo Ventiladores Se emplean para desplazar un fluido gaseoso de un punto a otro a velocidades más altas con altos cambios de presión. Bombas Reciben energía en forma de trabajo de eje dentro de las fronteras del sistema donde se realiza un incremento de la presión del fluido en líquido, cuando los alabes desplazan el fluido a las paredes de la carcaza en forma radial. V 1 TEMA IV P 2 V 2 W V 2 > V 1 Las bombas manejan exclusivamente fase LÍQUIDA si hay una mezcla líquido vapor puede provocar una compresión de las burbujas y generar implosión dañando el sistema mecánico, este fenómeno se llama CAVITACIÓN P 1 W P 2 P 2 > P 1

22 Aplicaciones de la primera Ley para sistemas Abiertos

23 Aplicaciones de la primera Ley para sistemas Abiertos

24 Aplicaciones de la primera Ley para sistemas Abiertos

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