LA ECUACIÓN DE FLUJO ESTABLE
La ecuación de energía de flujo constante (SFEE) se utiliza para sistemas abiertos para determinar los flujos de energía totales.
Se supone que el flujo másico a través del sistema es constante.
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También se supone que la entrada de energía total al sistema es igual a la salida de energía total.
Las energías que se incluyen son;
interno, flujo, cinético, potencial, calor y trabajo.
La ecuación se muestra a continuación, donde el sufijo 1 es la entrada y el sufijo 2 la salida del sistema.
dónde:
u = energía interna (J)
P = presión (N / m2)
v = volumen (m3)
C = velocidad (m / s)
g = aceleración debido a la gravedad (m / s2)
Z = altura sobre un dato (m)
Q = flujo de calor (J)
W = trabajo (J)
El término P. representa el desplazamiento o la energía del flujo.
El término C2 / 2 representa la energía cinética.
El término g. Z representa la energía potencial.
En termodinámica, los cambios en la energía potencial suelen ser pequeños, excepto por ejemplo un depósito de agua que suministra agua a una turbina de bajo nivel.
En los siguientes ejemplos podemos omitir el término de energía potencial simplificando así la ecuación a;
u1 + P1v1 ++ Q = u2 + P2v2 ++ W
También el término (u + Pv) también se conoce como entalpía específica (h), por lo que ahora se escribe la ecuación;
h1 ++ Q = h2 ++ W
Ejemplo 1
En un sistema abierto de flujo constante, un fluido fluye a una velocidad de 4 kg / s.
Entra en el sistema a una presión de 6 bar, una velocidad de 220 m / s, energía interna
2200 kJ / kg y volumen específico 0.42 m3 / kg.
Deja el sistema a una presión de 1,5 bar, una velocidad de 145 m / s, energía interna
1650 kJ / kg y volumen específico 1.5 m3 / kg.
Durante su paso por el sistema, el fluido tiene una pérdida por transferencia de calor de 40kJ / kg a los alrededores.
Determine la potencia del sistema, indicando si proviene o no del sistema.
Descuide cualquier cambio en la energía potencial.
u1 + P1v1 ++ Q = u2 + P2v2 ++ W
Potencia del sistema (kW) = Potencia de trabajo (kJ / kg) x caudal másico de fluido (kg / s)
La producción de trabajo (kJ / kg) se puede encontrar reorganizando el SFEE.
Podemos trabajar en kilojulios (kJ). Esto significa que la sección de energía cinética del SFEE se dividirá por 103 para ponerla en kJ.
W = (u1-u2) + (P1v1-P2v2) + () + Q
2 x 103
W = (2200-1650) + (600 × 0.42-150 × 1.5) + () – 40
W = 550 + 27 + 13.69-40
W = 550.69kJ / kg
Esto es positivo, por lo que es la salida de energía del sistema.
Potencia del sistema (kW) = Wxm
= 550,69 × 4 kg / s
= 2202.76 kW
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Sakshi Pandey – Unacademia