DISPOSITIVOS TERMODINAMICOS Algunos dispositivos con ingeniería de flujo estable: Muchos dispositivos de ingeniería operan bajo las mismas condiciones durante largos periodos. Por ejemplo, los componentes de una central eléctrica de vapor (turbinas, compresores, intercambiadores de calor y bombas) operan sin parar durante meses antes de que el sistema se saque de servicio para mantenimiento. Toberas y Difusores: Las toberas y los difusores se utilizan comúnmente en motores de reacción, cohetes, naves espaciales e incluso en la manguera de jardín. Una tobera es un dispositivo que aumenta la velocidad de un flujo a expensas de la presión. Un difusor es un dispositivo que aumenta la presión de un fluido frenándolo; las toberas y los difusores efectúan tareas opuestas. El área de la sección transversal de una tobera disminuye en la dirección del flujo en el caso de un flujo subsónicos y aumenta cuando se trata de flujos supersónicos. Lo contrario es cierto para los difusores. La tasa de transferencia de calor entre el fluido que circula por una tobera o un difusor y los alrededores suelen ser muy pequeña (Q=o) debido a que el fluido tiene altas velocidades y no pasa el tiempo suficiente en el dispositivo para que haya lugar a cualquiera transferencia de calor significativa. Es típico que en las toberas o en los difusores no se efectué trabajo (W=0) y que cualquier cambio en la energía potencial sea despreciable (∆℮p=0). Pero como las toberas y los difusores implican altas velocidades, cuando los fluidos pasan por ellos experimenta grandes cambios en su velocidad. En consecuencia, se deben tomar en cuenta los cambios de energía cinética para el análisis de los flujos que atraviesan estos aparatos (∆℮c ≠ 0).

1. TERMODINAMICA

2. INGENIERIAQUIMICA PETROLERA
4to SEMESTRE GRUPO B
Gustavo Osvaldo Mendoza Gómez
Cuauhtémoc Eduardo AntolínAndrade
Karla Salazar Córdova

3.  Muchos dispositivos de ingeniería operan
bajo las mismas condiciones durante largos
periodos. Por ejemplo, los componentes de
una central eléctrica de vapor (turbinas,
compresores, intercambiadores de calor y
bombas) operan sin parar durante meses
antes de que el sistema se saque de servicio
para mantenimiento.

5.  Las toberas y los difusores se utilizan
comúnmente en motores de reacción,
cohetes, naves espaciales e incluso en la
manguera de jardín. Una tobera es un
dispositivo que aumenta la velocidad de un
flujo a expensas de la presión. Un difusor es
un dispositivo que aumenta la presión de un
fluido frenándolo; las toberas y los difusores
efectúan tareas opuestas.

6. El área de la sección transversal de una tobera
disminuye en la dirección del flujo en el caso de un
flujo subsónicos y aumenta cuando se trata de
flujos supersónicos. Lo contrario es cierto para los
difusores. La tasa de transferencia de calor entre
el fluido que circula por una tobera o un difusor y
los alrededores suelen ser muy pequeña (Q=o)
debido a que el fluido tiene altas velocidades y no
pasa el tiempo suficiente en el dispositivo para
que haya lugar a cualquiera transferencia de calor
significativa.
Toberas y difusores

7. Es típico que en las toberas o en los difusores
no se efectué trabajo (W=0) y que cualquier
cambio en la energía potencial sea despreciable
(∆℮p=0). Pero como las toberas y los difusores
implican altas velocidades, cuando los fluidos
pasan por ellos experimenta grandes cambios
en su velocidad. En consecuencia, se deben
tomar en cuenta los cambios de energía
cinética para el análisis de los flujos que
atraviesan estos aparatos (∆℮c ≠ 0)

9. TOBERA
DIFUSOR
Ѵ₁
Ѵ₁
Ѵ₂ »Ѵ₁
Ѵ₂«Ѵ₁

10. En las centrales de energía de vapor, gas o
hidroeléctricas, el dispositivo que acciona al
generador eléctrico es la turbina. Cuando el fluido
pasa por la Urbina ejerce trabajo sobre los alabes
que están unidos al eje. En consecuencia, el eje
gira y la turbina produce trabajo. El trabajo es
efectuado en una turbina es positivo puesto que lo
realiza el fluido. Un ventilador aumenta
ligeramente la presión de un gas y casi siempre se
utiliza para mover un gas. Un compresor es capaz
de comprimir el gas a presiones muy altas.

11. Los compresores , así como las bombas y los
ventiladores son dispositivos útiles para
aumentar la presión de un fluido. El trabajo es
suministrado a estos dispositivos por una
fuente externa mediante un eje rotatorio. Por
consiguiente , los compresores involucran
entradas de trabajo. Aunque estos tres
dispositivos funcionen de manera singular,
difieren en las tareas que efectúan

13. Son cualquier tipo de dispositivo de restricción de
flujo que ocasione un descenso en la presión del
fluido. Ej. válvula ajustable ordinarias, los tubos
capilares y obturadores porosos. A diferencia de
las turbinas, producen una disminución de presión
sin realizar ningún trabajo. A menudo la reducción
de presión en el fluido se acompaña con un gran
descenso en la temperatura, y por eso los
dispositivos de estrangulamientos emplean en
aplicaciones de refrigeración y de
acondicionamiento de aire.

14. La magnitud de la disminución de la temperatura
(o, algunas veces, el aumento de temperatura)
durante un proceso de estrangulamiento esta
regida por una propiedad llamada coeficiente
Joule-Thomson. Las válvulas de estrangulamiento
son dispositivos pequeños y pueden suponerse
que el flujo a través de ellos será adiabático.(q≈0)
puesto que no hay ni tiempo ni área bastante
grande para que ocurra alguna transferencia
efectiva de calor. Además, no se efectúa
trabajo(w=0) y el cambio en la energía potencial, si
es que ocurre es muy pequeño (∆℮p≈0).

15. Aunque la velocidad de salida es a menudo
considerablemente mas alta que la velocidad de
entrada, en muchos casos, el aumento en la energía
cinética es insignificante (∆℮c ≈ 0). En este caso la
ecuación de la conservación de la energía para este
dispositivo de una sola corriente fe flujo permanece se
reduce a
h₂ ≈ h₁ (kJ/kg)
Esto es, los valores de la entalpia en la entrada y en la
salida de una válvula de estrangulamiento son los
mismo. Por esta razón la válvula de estrangulamiento
algunas veces recibe el nombre de dispositivo
isentálpico.

16. u₁ + P₁v₁ = u₂ + P₂v₂
Energía interna + energía del flujo = constante
De manera que el efecto final de un proceso de
estrangulación de depende de cual de las dos cantidades
aumento durante el proceso. Si la energía de flujo
aumenta durante un proceso (P₂v₂ > P₁v₁), lo hace a
expensas de la energía interna. Como resultado, la
energía interna disminuye el producto Pv, la energía
interna y la temperatura de un fluido aumentara durante
un proceso de estrangulación. En el caso de un gas ideal,
h = h(T) y la temperatura, en consecuencia, tiene que
permanecer constante durante un proceso de
estrangulación.

18. En aplicaciones de ingeniería la mezcla de dos
corrientes de fluido es frecuente. La sección donde
sucede el proceso de mezclado se denomina
cámara de mezclado. la cámara de mezclado no
tiene una que ser una cámara especial. Un codo
ordinario en T o uno en Y en una regadera, sirve
como cámara de mezclado para las corrientes de
agua caliente y fría. El principio de la conservación
de la masa en una cámara de mezclado requiere
que la suma de las tasa de flujo másico entren sea
igual ala tasa de flujo másico de la mezcla saliente.

20. Las cámaras de mezclado casi siempre están
bien aisladas (q=0) y no involucra ningún tipo
de trabajo (w=0). Además, las energías cinética
y potencial de las corrientes de fluido suelen ser
despreciables (ec ≈ 0, ep ≈ 0). En consecuencia,
todo lo que queda en el balance de energía
corresponde a las energías totales de las
corrientes entrantes y de la mezcla saliente.

21. Como su nombre lo indica, los intercambiadores
de calor son dispositivos donde dos corrientes de
fluido en movimiento intercambian calor sin
mezclarse. Los intercambiadores de calor se
emplean en diversas industrias y presentan
números diseños.
La forma mas sencilla de intercambiador de calor
es la del intercambiador de calor de doble tubo
(también llamado tubo y coraza). Se compone de
dos tuberías concéntricas de diferentes diámetros.
Un fluido circula por la tubería y el otro en el
espacio anular entre las dos tuberías.

22. El calor se transfiere del fluido caliente al frio a
través de la pared que los separa. Algunas veces
el tubo interior de forma un par de vueltas
dentro de la coraza para aumentar el área de
transferencia de calor y por ello, la relación de
transferencia de calor. Las cámaras de mezcla
son clasificadas como intercambiadores de
calor de contacto directo.