termohidraulica clv seleccion nivel a
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8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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TERMOHIDRÁULICA
SELECCIÓN
NIVEL AInstituto Nacional de Investigaciones Nucleares
CENTRAL NUCLEAR LAGUNA VERDE
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OBJETIVO GENERAL
Aplicar correctamete lo! pricipio! "#!ico! $e laAplicar correctamete lo! pricipio! "#!ico! $e la
Termo%i$r#&licaTermo%i$r#&lica
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OBJETIVOS ES'EC()ICOS
De!cri"ir lo! cocepto! $e !i!tema* propie$a$De!cri"ir lo! cocepto! $e !i!tema* propie$a$termo$i#mica* proce!o! termo$i#mico!* +ol&metermo$i#mica* proce!o! termo$i#mico!* +ol&mee!pec,-ico . $e!i$a$/e!pec,-ico . $e!i$a$/
E0plicar el cocepto $e pre!i1 . !&! tipo!/E0plicar el cocepto $e pre!i1 . !&! tipo!/
E0plicar el cocepto $e temperat&ra* !&! e!cala! .E0plicar el cocepto $e temperat&ra* !&! e!cala! .co+er!ioe!/co+er!ioe!/
De!cri"ir el cocepto $e co!er+aci1 $e ma!a . eer2,a/De!cri"ir el cocepto $e co!er+aci1 $e ma!a . eer2,a/
E0plicar la! -orma! $e eer2,a/E0plicar la! -orma! $e eer2,a/ E0plicar el cocepto $e !&!tacia p&ra/E0plicar el cocepto $e !&!tacia p&ra/
E0plicar el cam"io $e -a!e* la! propie$a$e! $eE0plicar el cam"io $e -a!e* la! propie$a$e! $e
e+aporaci1 . $etermiar# propie$a$e! $e e!ta$o/e+aporaci1 . $etermiar# propie$a$e! $e e!ta$o/
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Aplicar la Ec&aci1 $e Bero&lli . el N3mero $eAplicar la Ec&aci1 $e Bero&lli . el N3mero $eRe.ol$!/Re.ol$!/
E0plicar el proce!o $e tra!-erecia $e calor . !&!E0plicar el proce!o $e tra!-erecia $e calor . !&!mecai!mo! $e tra!-erecia/mecai!mo! $e tra!-erecia/
Re!ol+er pro"lema! relacioa$o! co lo! proce!o! $eRe!ol+er pro"lema! relacioa$o! co lo! proce!o! $etra!-erecia $e calor/tra!-erecia $e calor/
De!cri"ir el ciclo termo$i#mico $e &a CetralDe!cri"ir el ciclo termo$i#mico $e &a CetralN&cleoel4ctrica B5R/N&cleoel4ctrica B5R/
OBJETIVOS ES'EC()ICOS
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Termo%i$r#&lica
La eer2,a 6&e !e li"era e el 3cleo $elLa eer2,a 6&e !e li"era e el 3cleo $elreactor $e"e $e !er e0tra,$a . apro+ec%a$areactor $e"e $e !er e0tra,$a . apro+ec%a$a
como tra"a7o 3til/como tra"a7o 3til/
Se $e"e e!t&$iar lo! a!pecto! t4rmico! eSe $e"e e!t&$iar lo! a!pecto! t4rmico! e%i$r#&lico! a!ocia$o! al reactor &clear . a%i$r#&lico! a!ocia$o! al reactor &clear . ala cetral/la cetral/
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Termo$i#mica
E! la ciecia 6&e e!t&$ia la relaci1 6&e e0i!te etreE! la ciecia 6&e e!t&$ia la relaci1 6&e e0i!te etrela! +ariacioe! $e eer2,a $e & !i!tema . lo!la! +ariacioe! $e eer2,a $e & !i!tema . lo!
cam"io! -,!ico! .8o 6&,mico! 6&e !e pro$&ce e elcam"io! -,!ico! .8o 6&,mico! 6&e !e pro$&ce e el
mi!momi!mo
– Calor e tra"a7o/Calor e tra"a7o/
– Tra"a7o e eer2,a ci4ticaTra"a7o e eer2,a ci4tica
– Eer2,a &clear e eer2,a t4rmica/Eer2,a &clear e eer2,a t4rmica/
– Eer2,a $e com"&!ti"le -1!il e eer2,a t4rmica/Eer2,a $e com"&!ti"le -1!il e eer2,a t4rmica/
– Eer2,a t4rmica e eer2,a el4ctrica/Eer2,a t4rmica e eer2,a el4ctrica/
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'arte $el &i+er!o ai!la$o $el re!to me$iate &o! l,mite!'arte $el &i+er!o ai!la$o $el re!to me$iate &o! l,mite!o -rotera! co el prop1!ito $e !& e!t&$io* e0perimetal oo -rotera! co el prop1!ito $e !& e!t&$io* e0perimetal o
te1ricote1rico
Si!tema a"ierto9Si!tema a"ierto9 E! a6&el 6&e permite el pa!o $e ma!a . eer2,a a tra+4! $e la -rotera/E! a6&el 6&e permite el pa!o $e ma!a . eer2,a a tra+4! $e la -rotera/
Si!tema cerra$o9Si!tema cerra$o9 E! a6&el 6&e permite el pa!o $e eer2,a pero o $e ma!a a tra+4! $eE! a6&el 6&e permite el pa!o $e eer2,a pero o $e ma!a a tra+4! $e
la -rotera/la -rotera/
Si!tema ai!la$o9Si!tema ai!la$o9 E! a6&el 6&e o permite el pa!o $e eer2,a i ma!a a tra+4! $e laE! a6&el 6&e o permite el pa!o $e eer2,a i ma!a a tra+4! $e la
-rotera/-rotera/
Si!tema
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El concepto de SISTEMA es aplicado frecuentemente en elestudio de equipos, como son:
Compre!ore!Bom"a!
itercam"ia$ore! $e calor Cal$era!
T&r"ia!Co$e!a$ore!etc/
En estos casos es más conveniente seleccionar un volumende control, es decir, una región del espacio a través del cualsucede el fluo!
El volumen de control es ar"itrario # sus fronteras,
imaginarias o reales, forman la superficie de control!
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http://slidepdf.com/reader/full/termohidraulica-clv-seleccion-nivel-a 10/139 C & a l e !
! o
p a r t e
! $ e
c o
t r o l r e a l
. c & a l e ! i
m a 2 i
a r i a
!
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S&!tacia operate o -l&i$o $e tra"a7o9 E! el me$io a tra+4!S&!tacia operate o -l&i$o $e tra"a7o9 E! el me$io a tra+4!$el c&al !e reali:a lo! itercam"io! o tra!-ormacioe! $e$el c&al !e reali:a lo! itercam"io! o tra!-ormacioe! $eeer2,a/ La! caracter,!tica! $el -l&i$o !e cooce comoeer2,a/ La! caracter,!tica! $el -l&i$o !e cooce comopropie$a$e!/propie$a$e!/
'ropie$a$e! termo$i#mica!9 So a6&ella! 6&e !e emplea'ropie$a$e! termo$i#mica!9 So a6&ella! 6&e !e empleapara $etermiar el e!ta$o termo$i#mico/para $etermiar el e!ta$o termo$i#mico/
'ropie$a$e! Ite!i+a!9 So propie$a$e! i$epe$iete!'ropie$a$e! Ite!i+a!9 So propie$a$e! i$epe$iete!$e la ma!a $el !i!tema/$e la ma!a $el !i!tema/
'ropie$a$e! E0te!i+a!9 So propie$a$e! $epe$iete! $e'ropie$a$e! E0te!i+a!9 So propie$a$e! $epe$iete! $e
la ma!a $el !i!tema/la ma!a $el !i!tema/
'ropie$a$e! . proce!o!termo$i#mico!
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're!i1
Temperat&ra
De!i$a$
Vol&me e!peci-ico
Vol&me total
Ma!a total
Eer2,a total
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'roce!o9'roce!o9 E! el cam"io $e la! propie$a$e!E! el cam"io $e la! propie$a$e!termo$i#mica!/termo$i#mica!/
E!ta$o9E!ta$o9 E0i!tecia $e &a !&!tacia a &a pre!i1 .E0i!tecia $e &a !&!tacia a &a pre!i1 .temperat&ra $a$a/temperat&ra $a$a/
La! propie$a$e! termo$i#mica! e lo! e!ta$o! iicial .La! propie$a$e! termo$i#mica! e lo! e!ta$o! iicial .
-ial !o i$epe$iete! $el proce!o-ial !o i$epe$iete! $el proce!o
Ciclo9Ciclo9 Ua !&!tacia $e tra"a7o e0perimeta &aUa !&!tacia $e tra"a7o e0perimeta &a!erie $e proce!o! tal 6&e re2re!a al e!ta$o!erie $e proce!o! tal 6&e re2re!a al e!ta$o
6&e te,a ori2ialmete/6&e te,a ori2ialmete/
'ropie$a$e! . proce!o!termo$i#mico!
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Si!tema $e Ui$a$e!
SI Si!tema M4trico$e I2eier,a Si!tema I2l4!$e I2eier,a
L* T . M L* T . M L* T . M
Ma!a e kg Kg m ;<ilo2ramo ma!a= lbm ;li"ra ma!a=
F = ma
F e N Kg f ;<ilo2ramo -&er:a= lbf ;li"ra -&er:a=
c g
ma F =
c g
ma F =
281.9 skg
mkg g
f
mc −
−=
2174.32
slb
ft lb g
f
mc −
−=
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Vol&me e!pec,-ico
Vol&me oc&pa$o por &i$a$ $e ma!a $e la !&!taciaVol&me oc&pa$o por &i$a$ $e ma!a $e la !&!tacia
Ui$a$e!9
mmm
lb
ft
gr
cm
Kg
m 333
óó
oconsideradvolumendelasa:
sustancialadeolumen:
M M
V V
M
V v
=
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De!i$a$
La $e!i$a$ e! el i+er!o $el +ol&me e!pec,-ico!La $e!i$a$ e! el i+er!o $el +ol&me e!pec,-ico!
Ma!a $e la !&!tacia por &i$a$ $e +ol&me oc&pa$oMa!a $e la !&!tacia por &i$a$ $e +ol&me oc&pa$o
por la mi!mapor la mi!ma
Ui$a$e!9 333 óó ft
lb
cm
gr
m
Kg mmm
o.consideradvolumendelasa:
ysustancia,ladeolumen:
M M
V V
V
M = ρ
v
1= ρ
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La $e!i$a$ $epe$e $eLa $e!i$a$ $epe$e $em&c%o! -actore!* tale! comom&c%o! -actore!* tale! como
la temperat&ra . la pre!i1 ala temperat&ra . la pre!i1 a6&e e!t4 !ometi$o/6&e e!t4 !ometi$o/
'ara l,6&i$o! !&"e-ria$o!* la'ara l,6&i$o! !&"e-ria$o!* la
$e!i$a$ +ar,a m&. poco$e!i$a$ +ar,a m&. poco$etro $e amplio! l,mite! $e$etro $e amplio! l,mite! $epre!i1 . temperat&ra* a!,pre!i1 . temperat&ra* a!,6&e !e p&e$e co!i$erar6&e !e p&e$e co!i$erar
co!tate/co!tate/
'ara lo! 2a!e! e! m&.'ara lo! 2a!e! e! m&.!e!i"le a lo! cam"io! $e!e!i"le a lo! cam"io! $etemperat&ra . pre!i1/temperat&ra . pre!i1/
S&!tacia De!i$a$2r8cm>
Agua $
Aluminio %!& Acero &!'
(ierro &!'
Mercurio $)!*
(ielo +!%-o"re '!
.aton '!*
/ronce '!*
0ro $!)
1lata $+!2
1latino %$!3
Alco4ol et5lico +!'$
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E! la compoete perpe$ic&lar $e laE! la compoete perpe$ic&lar $e la-&er:a e7erci$a por &i$a$ $e #rea-&er:a e7erci$a por &i$a$ $e #rea A
F P =
're!i1
? atm ?@?/> <'a
?/ p!ia 1 l"-8i
?/@?> "ar
cm H2
F/F? i H2
?/@>> 2-8cm
@ Torr
Ui$a$e! e el SI 1ascales 6$ 1a 7 $ 89m%
kPa98.1cm
kg1
2
f =
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're!i1 atmo!-4rica ormal9 E! la 6&e e7erce el pe!o're!i1 atmo!-4rica ormal9 E! la 6&e e7erce el pe!o$el aire $e la atm1!-era !o"re la &i$a$ $e #rea $el pi!o$el aire $e la atm1!-era !o"re la &i$a$ $e #rea $el pi!oa i+el $el mar a @C/a i+el $el mar a @C/
're!i1 "arom4trica ;o atmo!-4rica local =9 E! la're!i1 "arom4trica ;o atmo!-4rica local =9 E! lapre!i1 6&e e7erce el pe!o $el aire $e la atm1!-erapre!i1 6&e e7erce el pe!o $el aire $e la atm1!-era!o"re el pi!o e el l&2ar $o$e !e reali:a la me$ici1/!o"re el pi!o e el l&2ar $o$e !e reali:a la me$ici1/
're!i1 maom4trica9 E! la pre!i1 me$i$a toma$o're!i1 maom4trica9 E! la pre!i1 me$i$a toma$ocomo re-erecia lo! alre$e$ore!* !ie$o 4!tacomo re-erecia lo! alre$e$ore!* !ie$o 4!tacom3mete la atmo!-4rica local/com3mete la atmo!-4rica local/
Tipo! $e pre!i1
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're!i1 a"!ol&ta9 E! la !&ma $e la! pre!ioe!'re!i1 a"!ol&ta9 E! la !&ma $e la! pre!ioe!maom4trica . atmo!-4rica local/maom4trica . atmo!-4rica local/
're!i1 $e +ac,o9 E! &a pre!i1 maom4trica !1lo 6&e're!i1 $e +ac,o9 E! &a pre!i1 maom4trica !1lo 6&emeor 6&e la atmo!-4rica local e co!ec&ecia !e $icemeor 6&e la atmo!-4rica local e co!ec&ecia !e $ice6&e e!t# al +ac,o ;e2ati+a=/6&e e!t# al +ac,o ;e2ati+a=/
're!i1 %i$ro!t#tica9 E! la pre!i1 6&e !e e7erce !o"re &'re!i1 %i$ro!t#tica9 E! la pre!i1 6&e !e e7erce !o"re &#rea $e"i$o al pe!o $e & -l&i$o 6&e !e ec&etra !o"re#rea $e"i$o al pe!o $e & -l&i$o 6&e !e ec&etra !o"reella $irecta o i$irectamete/ella $irecta o i$irectamete/
Tipo! $e pre!i1
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ATMÓS)ERA
' R E S
I Ó N
A B S O
L U T A
'RESI NABSOLUTA
'RESI NBAROMTRICALOCAL
'RESIÓN ATMOS)RICA ESTÁNDAR
'RESIÓN ATMOS)RICA LOCAL
CERO ABSOLUTO ;VAC(O TOTAL=
'RESI NMANOMTRICA
VAC(O DESUCCIÓN
NEGATIVO'RESIÓN MANOMTRICA
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'/ A"!ol&ta ;p!ia='/ A"!ol&ta ;p!ia= '/ Atm/ local ;p!ia= K '/ Maom4trica '/ Atm/ local ;p!ia= K '/ Maom4trica;p!i2=;p!i2=
're!i1 ;p!i='re!i1 ;p!i= 're!i1 ;p&l2 $e H2= @/F? 're!i1 ;p&l2 $e H2= @/F?
're!i1 ;p!i='re!i1 ;p!i= 're!i1 ;-t $e HO= @/>> 're!i1 ;-t $e HO= @/>>
'/ A"!ol&ta ;p!ia='/ A"!ol&ta ;p!ia= '/ Atm/ local ;p!ia= '/ $e Vac,o ;p!i+= '/ Atm/ local ;p!ia= '/ $e Vac,o ;p!i+=
're!i1 atmo!-4rica ormal're!i1 atmo!-4rica ormal
F/F p&l2 $e H2F/F p&l2 $e H2 ?/ p!ia ?/ p!ia
>>/F -t $e HO >>/F -t $e HO
)orm&la! para pre!i1
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T i p
o !
$ e m a
1 m e
t r o !
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E7emplo ?
La pre!i1 $el +apor !o"re &a t&r"ia e! $e F@ p!i2/ ElLa pre!i1 $el +apor !o"re &a t&r"ia e! $e F@ p!i2/ El+ac,o $el co$e!a$or pricipal e! $e p&l2a$a! $e+ac,o $el co$e!a$or pricipal e! $e p&l2a$a! $emerc&rio* . & me$i$or $e pre!i1 e el ca"e:al $elmerc&rio* . & me$i$or $e pre!i1 e el ca"e:al $elco$e!a$o $e la "om"a $e !&cci1 $a &a lect&ra $e ?@ -tco$e!a$o $e la "om"a $e !&cci1 $a &a lect&ra $e ?@ -t$e a2&a/ La pre!i1 atm e! $e >@/ p&l2a$a! $e merc&rio*$e a2&a/ La pre!i1 atm e! $e >@/ p&l2a$a! $e merc&rio*Ec&etre9Ec&etre9
a=a= La pre!i1 a"!ol&ta $el +apor e p!iaLa pre!i1 a"!ol&ta $el +apor e p!ia
a=a= La pre!i1 a"!ol&ta $el co$e!a$or primario e p!ia .La pre!i1 a"!ol&ta $el co$e!a$or primario e p!ia .
a=a= La pre!i1 maom4trica e el ca"e:al $el co$e!a$o $e la "om"a $e !&cci1 . la pre!i1La pre!i1 maom4trica e el ca"e:al $el co$e!a$o $e la "om"a $e !&cci1 . la pre!i1
a"!ol&ta e p!i/a"!ol&ta e p!i/
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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Sol&ci1/PSol&ci1/Pa=a='/ Atm/ local ;p!ia='/ Atm/ local ;p!ia= '/ Atm/ ;p&l2/ H2=@/F? '/ Atm/ ;p&l2/ H2=@/F?
>@/ @/F? >@/ @/F? ?/ p!ia ?/ p!ia
'/ A"!ol&ta ;+apor='/ A"!ol&ta ;+apor= '/ Maom4trica K '/ Atm '/ Maom4trica K '/ Atm F@ K ?/ F@ K ?/ F/ p!ia F/ p!ia
"="=
'/ Vac,o $el co$e!a$or '/ Vac,o $el co$e!a$or '/ De Vac,o ;p&l2/ H2=@/F? '/ De Vac,o ;p&l2/ H2=@/F? @/F? @/F? ?>/ p!i ?>/ p!i
'/ A"!ol&ta local ;co$e!a$or='/ A"!ol&ta local ;co$e!a$or= '/ Atm/ '/ Vac,o '/ Atm/ '/ Vac,o
?/ ?>/ ?/ ?>/ ?/?@ p!ia ?/?@ p!ia
E7emplo ?
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Sol&ci1/PSol&ci1/Pc=c='/ S&cci1 ;p!i2='/ S&cci1 ;p!i2= '/ S&cci1 ;-t $e a2&a=@/>> '/ S&cci1 ;-t $e a2&a=@/>>
?@/@ @/>> ?@/@ @/>> />> p!i2 />> p!i2
'/ A"!ol&ta ;!&cci1='/ A"!ol&ta ;!&cci1= '/ S&cci1 K '/ Atm local '/ S&cci1 K '/ Atm local
/>> p!i2 K ?/ p!ia />> p!i2 K ?/ p!ia ?F/? p!ia ?F/? p!ia
E7emplo ?
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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U +ac&1metro ;ma1metro 6&e mi$e la pre!i1 $e +ac,o=U +ac&1metro ;ma1metro 6&e mi$e la pre!i1 $e +ac,o=mi$e / p!i e &a com&i$a$ e $o$e la pre!i1mi$e / p!i e &a com&i$a$ e $o$e la pre!i1atmo!-4rica e! $e ?/ p!i/ Determiar la pre!i1 a"!ol&ta/atmo!-4rica e! $e ?/ p!i/ Determiar la pre!i1 a"!ol&ta/
Sol&ci19Sol&ci19
La pre!i1 a"!ol&ta e! -#cilmete calc&la$a9La pre!i1 a"!ol&ta e! -#cilmete calc&la$a9
'a"!'a"! 'atm '+ac 'atm '+ac ?/ p!i / p!i ?/ p!i / p!i / p!ia / p!ia
E7emplo
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
http://slidepdf.com/reader/full/termohidraulica-clv-seleccion-nivel-a 29/139
La! $i-erecia! $e pre!i1 !e mi$e co &La! $i-erecia! $e pre!i1 !e mi$e co &aparato cooci$o como ma1metro* el c&al e! &aparato cooci$o como ma1metro* el c&al e! &t&"o e U 6&e cotiee & -l&i$o como merc&rio*t&"o e U 6&e cotiee & -l&i$o como merc&rio*
a2&a* alco%ol* aceite* etre otro!a2&a* alco%ol* aceite* etre otro!
Di-erecia $e pre!i1
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
http://slidepdf.com/reader/full/termohidraulica-clv-seleccion-nivel-a 30/139
1resión estática cuando un fluido está en reposo # tieneuna energ5a potencial gravitacional, carga estática!
Si el fluido se pone en movimiento adquiere velocidad por
lo que tendrá una presión dinámica # una energ5a cinética,carga dinámica!
're!i1Car2a! e!t#tica! . $i#mica!
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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Se tiee el !i2&ieteSe tiee el !i2&iete
ma1metro9ma1metro9
h g
g P P P
h g
g P P
g
g Ah
g
g V
g
g mW
W AP AP
C
atm
C
atm
C C C
atm
ρ
ρ
ρ ρ
=−=∆
+=
===
+=
1
1
1 1!
;onde el peso es:
Sustitu#endo en 6$:
<inalmente la diferenciade presión será:
−
−2
2.32
unidadesdecorrecciónde"onstante:
seg lb
lb ft
g
f
m
C
're!i1 %i$ro!t#tica
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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U!te$ !e ec&etra a &a pro-&$i$a$ $e >@ -t e a2&aU!te$ !e ec&etra a &a pro-&$i$a$ $e >@ -t e a2&a$&lce$&lce
a= QC&#l e! la pre!i1 $e"i$a al a2&aa= QC&#l e! la pre!i1 $e"i$a al a2&a"= QC&#l e! la pre!i1 a"!ol&ta"= QC&#l e! la pre!i1 a"!ol&ta
Sol&ci19
22
2
2
3 1318723#$2.32
2.32$4.%2
in
lb
ft
lb ft
seg lb
ft lb
seg
ft
ft
lbh
g
g P
f f
f
m
m
C
==
−
−==∆ ρ
psiain
lb
in
lb P
f f
abs 7.27137.1422 =+=
a)
b)
= (acerlo en el SI
E7emplo >
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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Temperat&ra
E! &a propie$a$ ite!i+a 6&e !ir+e paraE! &a propie$a$ ite!i+a 6&e !ir+e para
c&ati-icar la cati$a$ $e eer2,a itera $e lac&ati-icar la cati$a$ $e eer2,a itera $e lamateria e & !i!temamateria e & !i!tema
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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E!cala! relati+a!E!cala! relati+a!Ba!a$a! e el p&to $e co2elaci1 . e+aporaci1 $elBa!a$a! e el p&to $e co2elaci1 . e+aporaci1 $ela2&aa2&a
)a%re%eit)a%re%eit ;>) P ?)=;>) P ?)=Cet,2ra$aCet,2ra$a ; @C P ?@@C=; @C P ?@@C=
T;)= ?/T;C=K>T;)= ?/T;C=K>
E!cala! A"!ol&ta!E!cala! A"!ol&ta!Ba!a$a! e el cero a"!ol&toBa!a$a! e el cero a"!ol&to
Ra<ie ;@ R P@ )=Ra<ie ;@ R P@ )= el+i ;@ P> C=el+i ;@ P> C=T R T ) K @T R T ) K @ T T C K >T T C K >
E!cala $e temperat&ra
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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E7emplo ?
U recipiete cotiee & l,6&i$o a CU recipiete cotiee & l,6&i$o a CQC&#l e! la temperat&ra e )* . RQC&#l e! la temperat&ra e )* . R
Sol&ci19Sol&ci19De la relaci1 etre 2ra$o! cet,2ra$o! . -a%re%eitDe la relaci1 etre 2ra$o! cet,2ra$o! . -a%re%eit!e tiee9!e tiee9
A$em#! $e la relaci1 etre cet,2ra$o! . el+i !eA$em#! $e la relaci1 etre cet,2ra$o! . el+i !e
tiee9tiee9
)ialmete $e la relaci1 etre 2ra$o! )a%re%eit .)ialmete $e la relaci1 etre 2ra$o! )a%re%eit .
Ra<i !e iee9Ra<i !e iee9
( ) ( ) ( ) F C T F T °−=+−=+°=° 4.7232&8$8.1328.1
( ) ( ) K C T K T 21&273&8273 =+−=+°=
( ) ( ) R F T RT %.3874%#4.724%# =+−=+°=
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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La temperat&ra $e etra$a $el +apor pricipal e &aLa temperat&ra $e etra$a $el +apor pricipal e &at&r"ia e! $e C/t&r"ia e! $e C/
QC&#l e! la temperat&ra e 2ra$o! )a%re%eit* el+iQC&#l e! la temperat&ra e 2ra$o! )a%re%eit* el+i
. Ra<ie. Ra<ie
Sol&ci19Sol&ci19
( ) ( ) ( ) F C T F T °=+=+°=° &縠$&
932
&
9
( ) ( ) K C T K T &%1273288273 =+=+°=
( ) ( ) R F T RT 1#1#4%#&%# =+=+°=
E7emplo
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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D&rate & proce!o $e caletamieto* la temperat&ra $eD&rate & proce!o $e caletamieto* la temperat&ra $e
& !i!tema a&meta ?@C/& !i!tema a&meta ?@C/E0pre!ar e!te a&meto e temperat&ra e * ) . R/E0pre!ar e!te a&meto e temperat&ra e * ) . R/
Sol&ci19Sol&ci19
E!te pro"lema tiee 6&e +er co cam"io! $e temperat&ra*E!te pro"lema tiee 6&e +er co cam"io! $e temperat&ra*lo! c&ale! !o i$4tico! para la! e!cala! el+i .lo! c&ale! !o i$4tico! para la! e!cala! el+i .cet,2ra$a9cet,2ra$a9
El cam"io $e temperat&ra e )a%re%eit e!tar# $a$o por9El cam"io $e temperat&ra e )a%re%eit e!tar# $a$o por9
Lo! cam"io! $e temperat&ra e la! e!cala! )a%re%eit .Lo! cam"io! $e temperat&ra e la! e!cala! )a%re%eit .
Ra<ie !o i2&ale!* por lo tato9Ra<ie !o i2&ale!* por lo tato9
( ) ( ) K C T K T 1#=°∆=∆
( ) ( ) F C T F T °=°∆=°∆ 188.1
( ) ( ) R F T RT 18=°∆=∆
E7emplo >
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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Tipo! $e
termometro!
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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Le. $e Co!er+aci1$e la ma!a
La ma!a o !e crea i !e $e!tr&.e . !& cati$a$ !eLa ma!a o !e crea i !e $e!tr&.e . !& cati$a$ !eco!er+a co!tateco!er+a co!tate
La+oi!ier* e Reaccioe! ),!ica! . &,mica!/La+oi!ier* e Reaccioe! ),!ica! . &,mica!/
El e&cia$o aterior implica & "alaceEl e&cia$o aterior implica & "alace
ENTRADAS SALIDASENTRADAS SALIDAS
@ ENTRADAS SALIDAS@ ENTRADAS SALIDAS
E ca!o $e & $e!"alace !e tiee9E ca!o $e & $e!"alace !e tiee9
ACUMULACIÓN ENTRADAS P SALIDAACUMULACIÓN ENTRADAS P SALIDA
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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E0pre!a$o la cati$a$ $e ma!a 6&e -l&.e coE0pre!a$o la cati$a$ $e ma!a 6&e -l&.e core!pecto al tiempo como 2a!to ma!i+o 1 -l&7o $ere!pecto al tiempo como 2a!to ma!i+o 1 -l&7o $ema!a teemo!9ma!a teemo!9
'ricipio $e co!er+aci1'ricipio $e co!er+aci1
Si la ma!a $etro $e & !i!tema permaece co!tateSi la ma!a $etro $e & !i!tema permaece co!tateco el tiempo* teemo!9co el tiempo* teemo!9
#
=dt
dm
Co!er+aci1 $e la ma!a
dt
dmm =•
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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Lo 6&e etra a & !i!tema tiee 6&e !alir mateie$oLo 6&e etra a & !i!tema tiee 6&e !alir mateie$oel -l&7o m#!ico co!tate a tra+4! $el !i!temael -l&7o m#!ico co!tate a tra+4! $el !i!tema
∑∑ −= S E mmdt
dm
En función del gasto másico ofluo de masa
;onde
v Am ρ =
Co!er+aci1 $e la ma!a
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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Veloci$a$ $e -l&7oVeloci$a$ $e -l&7o
Mo+imieto $e -l&i$o! a tra+4! $e &a t&"er,a/Mo+imieto $e -l&i$o! a tra+4! $e &a t&"er,a/
Lle+a &a +eloci$a$ prome$io/Lle+a &a +eloci$a$ prome$io/
.óen 'asodeansversalsección tr lade(rea
.)ó)encovolum*trigasto
.)ó)enflu+odelmediavelocidadv
22
33
ft m A
s ft smG
s ft sm
V
=
=
=
;onde:
A
GV =v
Co!er+aci1 $e la ma!a
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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Veloci$a$ $e -l&7oVeloci$a$ $e -l&7o
Ga!to +ol&m4tricoGa!to +ol&m4trico
Ga!to o -l&7o m#!icoGa!to o -l&7o m#!ico
Relaci1 etre am"a!Relaci1 etre am"a!
AGV v=
m AGm == v ρ
33 )ó)enfluidodeldensidad
)ó)enm(sicogasto
ft lbmkg
slb skg G
m
mm
=
=
ρ
V m GG ρ =
Co!er+aci1 $e la ma!a
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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Ec&aci1 $e coti&i$a$Ec&aci1 $e coti&i$a$
'ara lle+ar a ca"o el a#li!i! &a t&"er,a !e $e"e partir $e'ara lle+ar a ca"o el a#li!i! &a t&"er,a !e $e"e partir $ela co!er+aci1 $el 2a!to m#!ico* e! $ecir* lo 6&e etrala co!er+aci1 $el 2a!to m#!ico* e! $ecir* lo 6&e etra
e! i2&al a lo 6&e !alee! i2&al a lo 6&e !ale
2211
2211
21
vv
vv
A A
A A
mm
=
=
= ••
ρ ρ
+
A
+?
A?
Co!er+aci1 $e la ma!a
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
http://slidepdf.com/reader/full/termohidraulica-clv-seleccion-nivel-a 46/139
E7emplo ?Se tiee &a t&"er,a co &a !ecci1 tra!+er!al a la etra$aSe tiee &a t&"er,a co &a !ecci1 tra!+er!al a la etra$a$e ? cm$e ? cm* etra a2&a co &a +eloci$a$ $e > m8! . a la !ali$a* etra a2&a co &a +eloci$a$ $e > m8! . a la !ali$a
!e re2i!tra &a +eloci$a$ $e ? m8!/!e re2i!tra &a +eloci$a$ $e ? m8!/Calc&lar la !ecci1 tra!+er!al $e la t&"er,a a la !ali$a/Calc&lar la !ecci1 tra!+er!al $e la t&"er,a a la !ali$a/
Sol&ci19Sol&ci19
222
2
112
2211
2
1
22
1
3###3.#)1&
)3$##1&.#
v
v
vv
)1&v
)3v##1&.#1&
cmm sm
smm A A
A A
sm
smmcm A
====
=
====
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
http://slidepdf.com/reader/full/termohidraulica-clv-seleccion-nivel-a 47/139
E & !i!tema etra a2&a $&lce co &a +eloci$a$ $eE & !i!tema etra a2&a $&lce co &a +eloci$a$ $e?@-t8!e2 lo! $i#metro! $e etra$a . !ali$a !o . i?@-t8!e2 lo! $i#metro! $e etra$a . !ali$a !o . ire!pecti+amete* ecotrar9re!pecti+amete* ecotrar9
a= La Ta!a $e -l&7o m#!icoa= La Ta!a $e -l&7o m#!ico
"= La ta!a $e -l&7o +ol&m4trico"= La ta!a $e -l&7o +ol&m4tricoc= La +eloci$a$ $el -l&7o a la !ali$a/c= La +eloci$a$ $el -l&7o a la !ali$a/
Sol&ci19
seg
lb
seg
ft
ft in
in
ft
lb Am mm 122
1#
)1444
3%4.%2v
22
2
3111 =
××
==
• π ρ a=
"= seg
ft
seg
ft
ft in
in A
3
22
2
11 9%.11#
)1444
3%v =
×
×== π
E7emplo
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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c=
seg
ft
in
in
seg
ft
!
!
!
!
!
!
A
A
A A
&.221%
3%1#vv
4
4vv
vv
2
2
22
21
12
21
222
1
22
1
2
2
1
2211
=
==
===
=
π
π
Sol&ci19
E7emplo
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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Eer2,a La co!er+aci1 $e la eer2,a/P Re!triccioe! paraLa co!er+aci1 $e la eer2,a/P Re!triccioe! para
aplicarla9aplicarla9 – Mi!ma rapi$e: $e etra$a . !ali$a $e la !&!tacia $e tra"a7o/Mi!ma rapi$e: $e etra$a . !ali$a $e la !&!tacia $e tra"a7o/
– La! propie$a$e! $e la !&!tacia $e tra"a7o e el p&to $e iter4! o cam"ia co el tiempo/La! propie$a$e! $e la !&!tacia $e tra"a7o e el p&to $e iter4! o cam"ia co el tiempo/
– El calor . el tra"a7o 6&e etra o !ale o cam"ia co el tiempo/El calor . el tra"a7o 6&e etra o !ale o cam"ia co el tiempo/
La eer2,a o !e crea i !e $e!tr&.e* !olamete !eLa eer2,a o !e crea i !e $e!tr&.e* !olamete !etra!-orma/tra!-orma/
Aplicaci1 $e la co!er+aci1 $e la eer2,a a c&al6&ierAplicaci1 $e la co!er+aci1 $e la eer2,a a c&al6&ierproce!o9 relaci1 etre eer2,a itro$&ci$a al proce!o*proce!o9 relaci1 etre eer2,a itro$&ci$a al proce!o*el tra"a7o 3til o"tei$o $el proce!o . la eer2,a 6&e $e7ael tra"a7o 3til o"tei$o $el proce!o . la eer2,a 6&e $e7ael proce!o/el proce!o/
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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)orma! $e Eer2,a
Eer2,a Ci4ticaEer2,a Ci4ticaE! la eer2,a re!<ate $el mo+imieto $e & c&erpoE! la eer2,a re!<ate $el mo+imieto $e & c&erpo
e relaci1 co otroe relaci1 co otro
c
C g
m E 2v 2=
=
=
v
C E Energía cinética (Joules ó pie-lbf ó m-kgf )
Velocidad del cuerpo (m/s ó pie/s)
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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Eer2,a 'otecialEer2,a 'otecial
E!ta e! la eer2,a 6&e po!ee & c&erpo $e"i$o a !&E!ta e! la eer2,a 6&e po!ee & c&erpo $e"i$o a !&po!ici1 +ertical co re!pecto a & !i!tema $epo!ici1 +ertical co re!pecto a & !i!tema $e
re-erecia/re-erecia/
E! la eer2,a almacea$a e &a !&!tacia e +irt&$ $eE! la eer2,a almacea$a e &a !&!tacia e +irt&$ $e!& po!ici1/ E! i2&al al tra"a7o re6&eri$o para mo+er &a!& po!ici1/ E! i2&al al tra"a7o re6&eri$o para mo+er &a!&!tacia $e & p&to a otro m#! ele+a$o/!&!tacia $e & p&to a otro m#! ele+a$o/
c
p g
mg" E =
=
====
"
g
g
m
E
c
p Energía potencial (Joules ó pie-lbf ó m-kgf )Masa del cuerpo (Kgm ó en lbm)
onstante gra!itacional ("#$% m/s& ó '&#% pies/s&)
*actor de con!ersión ("#$% kgmm/kgf s& ó '&#% lbmpie/lbf s
&)
+ltura con respecto a un plano de referencia (m ó pies)
)orma! $e Eer2,a
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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Eer2,a IteraEer2,a IteraE! la eer2,a 6&e tiee la! mol4c&la! 6&e co-ormaE! la eer2,a 6&e tiee la! mol4c&la! 6&e co-orma
la materia . e!t# comp&e!ta por9la materia . e!t# comp&e!ta por9
– Eer2,a ci4tica itera9Eer2,a ci4tica itera9
Movimiento de translación!Movimiento de translación! Movimiento de rotación!Movimiento de rotación! >i"ración de los átomos dentro de las moléculas!>i"ración de los átomos dentro de las moléculas!
– Eer2,a potecial itera9Eer2,a potecial itera9
<uer?a de atracción entre las moléculas que<uer?a de atracción entre las moléculas quecam"ian de posición unas con respecto a otras!cam"ian de posición unas con respecto a otras!
– Se $eota co la letra U 1 & ;!i e! e!pec,-ica=Se $eota co la letra U 1 & ;!i e! e!pec,-ica=
)orma! $e Eer2,a
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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Eer2,a TotalEer2,a TotalLa eer2,a total e! la !&ma $e la! eer2,a! ci4tica*La eer2,a total e! la !&ma $e la! eer2,a! ci4tica*
potecial e iterapotecial e itera
)orma! $e Eer2,a
# E E E pc ++=
.a energ5a total especifica esta definida por:.a energ5a total especifica esta definida por:
$ g
" g
g
ve
cc
++=2
2
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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Tra"a7oTra"a7o E! &a eer2,a e tra!ici1/E! &a eer2,a e tra!ici1/
E termo$i#mica e! & itercam"io $e eer2,a etreE termo$i#mica e! & itercam"io $e eer2,a etre& !i!tema . !&! alre$e$ore!/& !i!tema . !&! alre$e$ore!/
E mec#ica* !e e-ect3a & tra"a7o c&a$o &a -&er:aE mec#ica* !e e-ect3a & tra"a7o c&a$o &a -&er:a6&e act3a !o"re & !i!tema le pro$&ce &6&e act3a !o"re & !i!tema le pro$&ce &$e!pla:amieto$e!pla:amieto
La! &i$a$e! $el tra"a7o e! el Jo&le ;J=/La! &i$a$e! $el tra"a7o e! el Jo&le ;J=/
La! &i$a$e! $el tra"a7o por &i$a$ $e ma!a e! J82/La! &i$a$e! $el tra"a7o por &i$a$ $e ma!a e! J82/
La! &i$a$e! $el tra"a7o por &i$a$ $e tiempo e! el 5attLa! &i$a$e! $el tra"a7o por &i$a$ $e tiempo e! el 5att
)orma! $e Eer2,a
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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La potecia e!ta $e-ii$a por9La potecia e!ta $e-ii$a por9
El tra"a7o $e compre!i1 o e0pa!i1 $e & 2a! e &El tra"a7o $e compre!i1 o e0pa!i1 $e & 2a! e &!i!tema cerra$o e!ta $a$o por9!i!tema cerra$o e!ta $a$o por9
)orma! $e Eer2,a
dT
W W
δ
=
•
∫ =2
1 dV P W
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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Tra"a7o
El tra"a7o e mec#ica e!ta $a$o por9El tra"a7o e mec#ica e!ta $a$o por9
F%W =
===
%
F
W ,rabao (Joules ó pie-lbf ó m-kgf )
*uer.a ( ó lbf ó kgf )
0espla.amiento (m ó pie)
% Joule 1 % m
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E Termo$i#mica* el tra"a7o e!ta e t4rmio! $el 6&eE Termo$i#mica* el tra"a7o e!ta e t4rmio! $el 6&ereali:a &a -&er:a $i!tri"&i$a !o"re & #rea* e! $ecir* &areali:a &a -&er:a $i!tri"&i$a !o"re & #rea* e! $ecir* &apre!i1 ' 6&e act3a a tra+4! $e & +ol&me Vpre!i1 ' 6&e act3a a tra+4! $e & +ol&me V
V P W
PV W A%V
PA%W
A
F P
F%W
∆=−=
=
−=
=
−=
inicialvolumen,finalvolumen=∆V
Tra"a7o
) $ E ,
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Calor Calor
E! &a -orma $e eer2,a e tr#!ito a tra+4! $el l,miteE! &a -orma $e eer2,a e tr#!ito a tra+4! $el l,mite6&e !epara a & !i!tema $e !& am"iete/ Dic%a6&e !epara a & !i!tema $e !& am"iete/ Dic%a
tra!-erecia $e eer2,a e! el re!<a$o $e la $i-ereciatra!-erecia $e eer2,a e! el re!<a$o $e la $i-erecia$e temperat&ra etre & !i!tema . el me$io 1 etre $e temperat&ra etre & !i!tema . el me$io 1 etre
!i!tema!!i!tema!
Ui$a$e!9Ui$a$e!9
Jo&le!Jo&le!
'iePl"'iePl"- -
calcal
BTUBTU
$ @cal 7 3!$'3 $+) B
=$ /TC 7 $+22 B 7 &&' pieDl"f
=$ @cal 7 3%& mD@gf
$ cal9gr 7 $!' /TC9l"m
)orma! $e Eer2,a
) $ E ,
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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El calor e! eer2,a 6&e !e tra!-iere $e"i$o a &aEl calor e! eer2,a 6&e !e tra!-iere $e"i$o a &a$i-erecia $e temperat&ra etre el !i!tema . !&!$i-erecia $e temperat&ra etre el !i!tema . !&!alre$e$ore!/alre$e$ore!/
La +eloci$a$ $e tra!-erecia $e calor e!ta $a$a por9La +eloci$a$ $e tra!-erecia $e calor e!ta $a$a por9
)orma! $e Eer2,a
dt
δ =•
) $ E ,
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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Co+eci1 $e !i2o! para el tra"a7o . calor Co+eci1 $e !i2o! para el tra"a7o . calor
Si & !i!tema %ace tra"a7o !o"re lo! alre$e$ore!* !& +alorSi & !i!tema %ace tra"a7o !o"re lo! alre$e$ore!* !& +alor!er,a po!iti+o/ Si lo! alre$e$ore! %ace tra"a7o !o"re el!er,a po!iti+o/ Si lo! alre$e$ore! %ace tra"a7o !o"re el!i!tema* !er,a e2ati+o/!i!tema* !er,a e2ati+o/
)orma! $e Eer2,a
;K=
SISTEMA
;P=
5 ;K=
5 ;P=
) $ E ,
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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Etalp,aEtalp,a
'ropie$a$ termo$i#mica 6&e repre!eta la eer2,a 6&e'ropie$a$ termo$i#mica 6&e repre!eta la eer2,a 6&ep&e$e !er apro+ec%a"le* !e $eota co la letra H . !e $e-iep&e$e !er apro+ec%a"le* !e $eota co la letra H . !e $e-ie
como9como9
La! &i$a$e! $e la etalp,a e! el Jo&le ;J=La! &i$a$e! $e la etalp,a e! el Jo&le ;J=
La etalp,a e!peci-ica e!ta $a$a por9La etalp,a e!peci-ica e!ta $a$a por9
PV # & +=
)orma! $e Eer2,a
v P $h +=
' i L $ l T $i # i
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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'rimera Le. $e la Termo$i#micaD&rate c&al6&ier ciclo 6&e !i2a & !i!tema* la ite2ralD&rate c&al6&ier ciclo 6&e !i2a & !i!tema* la ite2ralc,clica $el calor e! proporcioal a la ite2ral c,clica $elc,clica $el calor e! proporcioal a la ite2ral c,clica $el
tra"a7o/tra"a7o/
La! eer2,a! t4rmica . mec#ica !o co+erti"le!La! eer2,a! t4rmica . mec#ica !o co+erti"le!m&t&amete e &a relaci1 $e mP<2- a ? <cal/m&t&amete e &a relaci1 $e mP<2- a ? <cal/' ( ) $=
=
=
=
'
(
) ,rabao 2ec2o en (m-kgf )/kcal (masa) de sustancia
onstante de Joule 1 & m-kgf /kcal
alor transferido en kcal/kgm de sustancia
' i L $ l T $i # i
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El cam"io $e eer2,a total $e & !i!tema cerra$o e!El cam"io $e eer2,a total $e & !i!tema cerra$o e!i2&al al calor tra!-eri$o al !i!tema meo! el tra"a7oi2&al al calor tra!-eri$o al !i!tema meo! el tra"a7oreali:a$o por el !i!temareali:a$o por el !i!tema
'rimera Le. $e la Termo$i#mica
( )
-
-
-
W &
W PV #
PV W #
W #
W # E E
# E E E
W E
C P
C P
−=∆
−=∆+∆∆+−=∆
−=∆
−=∆+∆+∆∆+∆+∆=∆
−=∆
Sistemasa"iertos
Tra"ao de lamasa que entrapara empuar la
masa que sale
PV ∆
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Sustancia pura
Compo!ici1 6&,mica %omo24ea e i+aria"le* p&e$eCompo!ici1 6&,mica %omo24ea e i+aria"le* p&e$ee0i!tir e m#! $e &a -a!e/e0i!tir e m#! $e &a -a!e/
La importacia $e la! !&!tacia! p&ra! $e!$e el p&to $eLa importacia $e la! !&!tacia! p&ra! $e!$e el p&to $e+i!ta Termo$i#mico e! 6&e la eer2,a !e p&e$e+i!ta Termo$i#mico e! 6&e la eer2,a !e p&e$e
almacear* tra!portar* co+ertir o &tili:ar* &!a$o &almacear* tra!portar* co+ertir o &tili:ar* &!a$o &l,6&i$o o 2a! como me$io* e! $ecir* como & -l&i$o $el,6&i$o o 2a! como me$io* e! $ecir* como & -l&i$o $etra"a7otra"a7o
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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Cam"io $e -a!e
Cam"io! e Vol&me 're!i1 . Temperat&ra $el A2&aCam"io! e Vol&me 're!i1 . Temperat&ra $el A2&a
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Cam"io $e -a!e
>
VOLUMEN ESPECÍFICO
T
EM
P
E
R
A
T
U
R
A
?
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Sol&ci19
"= ;e la <igura !$* para licerina a &+F< se encuentra:
2
21##.2 ft
seg lb f −×≈ − µ
EL RÉGIMEN E LAMINAR
E7emplo
Tipos deTipos de
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Tipos deTipos deTra"ao # energ5aTra"ao # energ5a
8om"re8om"re ;efinición;efinición CnidadesCnidades EcuaciónEcuación
Tra"aoTra"aoMecánicoMecánico
<uer?a usada por distancia movida,<uer?a usada por distancia movida,energ5a mecánica en transición!energ5a mecánica en transición! mD@gmD@gf f 9@g9@gmm
-alor -alor Energ5a térmica en transición,Energ5a térmica en transición,converti"le a tra"ao!converti"le a tra"ao! @cal9@g@cal9@gmm
Energ5aEnerg5a1otencial1otencial
Energ5a de"ida a la elevación de unaEnerg5a de"ida a la elevación de unasustancia!sustancia! mD@gmD@gf f 9@g9@gmm
Energ5aEnerg5a-inética-inéticaEnerg5a de"ido al movimiento de unaEnerg5a de"ido al movimiento de unasustancia en relación a la tierra!sustancia en relación a la tierra! mD@gmD@gf f 9@g9@gmm
<luo de<luo detra"aotra"ao
Energ5a necesaria para mantener unEnerg5a necesaria para mantener unfluo continuo de fluido!fluo continuo de fluido!
mD@gmD@gf f 9@g9@gmm
Energ5aEnerg5a
InternaInterna
Energ5a de"ida al movimiento o laEnerg5a de"ida al movimiento o la
posición de las moléculas o átomos deposición de las moléculas o átomos deuna sustancia!una sustancia! @cal9@g@cal9@gmm
d F ) $=
' ( ) $=
c g
g*
M
PE =
c g M
KE
2
v2
=
v P ) $=
$
Ecuación eneral deEcuación eneral de
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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Energ!a "ue entra # Energ!a "ue sale
(
)$ (
v P
( g ( g
g * '$ (
v P
( g ( g
g *
cccc
21222
2
2221111
2
112
v
2
v −− ++++=++++
Ecuación eneral deEcuación eneral deEnerg5aEnerg5a
Ecuación eneral deEcuación eneral de
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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Energ!a "ue entra # Energ!a "ue sale
(
)$ (
v P
g( (
* '$ (
v P
g( (
* 21222
2
2221111
2
112
v
2
v −− ++++=++++
=-on g g c
Ecuación eneral deEcuación eneral deEnerg5aEnerg5a
Ecuación eneral deEcuación eneral de
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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Energ!a "ue entra # Energ!a "ue sale
/)kgen2
v
2
v212
2
22211
2
11 −− +++=+++ )h g* 'h g*
$ Pvh +=
Ecuación eneral deEcuación eneral deEnerg5a en el SIEnerg5a en el SI
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-onceptos
Temperat&ra $e !at&raci19 Temperat&ra a la c&al !eTemperat&ra $e !at&raci19 Temperat&ra a la c&al !ereali:a la e+aporaci1 a &a pre!i1 $etermia$a* e!tareali:a la e+aporaci1 a &a pre!i1 $etermia$a* e!tapre!i1 corre!po$iete !e llama pre!i1 $e !at&raci1/pre!i1 corre!po$iete !e llama pre!i1 $e !at&raci1/
A ca$a pre!i1 $e !at&raci1 le corre!po$e &aA ca$a pre!i1 $e !at&raci1 le corre!po$e &atemperat&ra $e !at&raci19temperat&ra $e !at&raci19
– '!at ?/@>> <2-8cm'!at ?/@>> <2-8cm T!at ?@@C T!at ?@@C
– '!at @/@@ <2-8cm'!at @/@@ <2-8cm
T!at @C T!at @C
– '!at /@ <2-8cm'!at /@ <2-8cm T!at ?@C T!at ?@C
– '!at ?F@/?> <2-8cm'!at ?F@/?> <2-8cm
T!at >@C T!at >@C
'ar#metro! cr,tico!9'ar#metro! cr,tico!9 –
'C /@ <2-8cm'C /@ <2-8cm
TC >/?C TC >/?C
Dia2rama 're!i1 Temperat&ra
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Dia2rama 're!i1PTemperat&ra
.a figura muestracomo las tres fases,sólido, l5quido # vaporpueden eistir enequili"rio al mismo
tiempo!
1unto Triple: ) fases!
1unto -r5tico: 8o sedistingue la fasevapor o l5quida
Di ' i1 V l ,-i
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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Dia2rama 're!i1Vol/ e!pec,-ico
Gegión $!D Gegión del5quido comprimido!
Gegión %!D Gegión del5quido # vapor!
Gegión )!D Gegión devapor so"recalentado!
.5nea $!D .5nea del5quido saturado!
.5nea %!D .5nea devapor saturado!
H!D 1unto cr5tico!
.5nea $D%D)D3D$ !D -iclo ideal de vapor
L, i$ S t $
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L,6&i$o Sat&ra$o)a!e l,6&i$a9)a!e l,6&i$a9
– ' '!at . T T!at' '!at . T T!at
– A$ici1 $e eer2,a t4rmica e -ormaA$ici1 $e eer2,a t4rmica e -orma
$e calor +apori:aci1$e calor +apori:aci1
–Remoci1 $e eer2,a t4rmica Remoci1 $e eer2,a t4rmica
$e!ce!o $e la temperat&ra/$e!ce!o $e la temperat&ra/
– L,ea ?L,ea ?
V S t $ ; =
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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Vapor Sat&ra$o ;!eco=
)a!e +apor9)a!e +apor9
– ' '!at . T T!at' '!at . T T!at
– A$ici1 $e eer2,a t4rmica e -ormaA$ici1 $e eer2,a t4rmica e -orma
$e calor a&meto $e temperat&ra/$e calor a&meto $e temperat&ra/
– Remoci1 $e eer2,a t4rmica Remoci1 $e eer2,a t4rmica
co$e!aci1 a temperat&raco$e!aci1 a temperat&ra
co!tate/co!tate/
– L,ea L,ea
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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L,6&i$o Comprimi$o
)a!e l,6&i$o9)a!e l,6&i$o9
' '' '!at!at . T T. T T!at!at
– ' '!at . T T!at' '!at . T T!at
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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Vapor So"recaleta$o
)a!e +apor9)a!e +apor9
– T T!atT T!at
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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'&to Cr,tico
La $i-erecia etre lo!La $i-erecia etre lo!e!ta$o! l,6&i$o .e!ta$o! l,6&i$o .2a!eo!o $e!aparece2a!eo!o $e!aparece
– TC @/ ) ;?? R=TC @/ ) ;?? R=
– 'C >@/ p!ia'C >@/ p!ia
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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Cali$a$
E! la porci1 $e laE! la porci1 $e lama!a $e +apor a lama!a $e +apor a la
ma!a total ;0=ma!a total ;0=
S&!tacia e la re2i1S&!tacia e la re2i1$e l,6&i$o . +apor/$e l,6&i$o . +apor/
– ' '!at . T T!at' '!at . T T!at
vl
v
mm
m %
+
=
Cali$a$ 0W
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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Cali$a$ 0Lo! c#lc&lo! $e la! propie$a$e! $e &a me:cla !at&ra$aLo! c#lc&lo! $e la! propie$a$e! $e &a me:cla !at&ra$ai+ol&cra a la cali$a$ 0Wi+ol&cra a la cali$a$ 0W
C t i$ $ H $ $
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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Cotei$o $e H&me$a$
E! la porci1 $e la ma!aE! la porci1 $e la ma!a$e l,6&i$o a la ma!a total$e l,6&i$o a la ma!a total
;?P0=;?P0=
– S&!tacia e la re2i1 $e l,6&i$o .S&!tacia e la re2i1 $e l,6&i$o .
+apor/+apor/
' '!at . T T!at' '!at . T T!at
vl
l
mm
m %+
=−1
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Dia2rama Temperat&raPVol&me
' i $ $ ,-i
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'ropie$a$e! e!pec,-ica!
Vol&me e!pec,-ico ;Vol&me e!pec,-ico ;v v =9 E! el +ol&me oc&pa$o por=9 E! el +ol&me oc&pa$o por&i$a$ $e ma!a el rec,proco $e la $e!i$a$/&i$a$ $e ma!a el rec,proco $e la $e!i$a$/
Etalp,a e!pec,-ica ;Etalp,a e!pec,-ica ;hh=9 E! la eer2,a 6&e tra!porta &=9 E! la eer2,a 6&e tra!porta &-l&i$o por &i$a$ $e ma!a eer2,a cotei$a e el +apor-l&i$o por &i$a$ $e ma!a eer2,a cotei$a e el +aporo el l,6&i$o . 6&e p&e$e apro+ec%ar!e como tra"a7o 3til/o el l,6&i$o . 6&e p&e$e apro+ec%ar!e como tra"a7o 3til/
Etrop,a e!pec,-ica ;Etrop,a e!pec,-ica ;ss=9 E! &a me$i$a $e la eer2,a por=9 E! &a me$i$a $e la eer2,a por
&i$a$ $e ma!a 6&e o apro+ec%amo! como tra"a7o 3til*&i$a$ $e ma!a 6&e o apro+ec%amo! como tra"a7o 3til*lo 6&e pro+oca 6&e la e-iciecia t4rmica $e & ciclo olo 6&e pro+oca 6&e la e-iciecia t4rmica $e & ciclo o!ea $el ?@@X/!ea $el ?@@X/
Determiaci1 $e propie$a$e!
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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'ara $etermiar el e!ta$o . la! propie$a$e!'ara $etermiar el e!ta$o . la! propie$a$e!termo$i#mica! $e !&!tacia! p&ra! !e p&e$e %acer portermo$i#mica! $e !&!tacia! p&ra! !e p&e$e %acer por+ario! m4to$o! como lo! !i2&iete!9+ario! m4to$o! como lo! !i2&iete!9
– E0perimeto!E0perimeto!
– Ta"la!Ta"la!
– Ec&acioe! $e e!ta$oEc&acioe! $e e!ta$o
– Gr#-ica!Gr#-ica!
– 'ro2rama! $e c1mp&to'ro2rama! $e c1mp&to
Determiaci1 $e propie$a$e!termo$i#mica!
Ta"la! $e propie$a$e!
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E! el m4to$o pre-eri$o! para calc&lar propie$a$e! $eE! el m4to$o pre-eri$o! para calc&lar propie$a$e! $ea2&a . otro! comp&e!to!/a2&a . otro! comp&e!to!/
El m4to$o tiee la +eta7a $e !er "a!tate preci!o/El m4to$o tiee la +eta7a $e !er "a!tate preci!o/
Al2&o! pro2rama! $e comp&to tra"a7a emplea$o la!Al2&o! pro2rama! $e comp&to tra"a7a emplea$o la!ta"la! $e +apor/ta"la! $e +apor/
La! ta"la! !e $eomia como ta"la! $e +apor a3La! ta"la! !e $eomia como ta"la! $e +apor a3
c&a$o icl&.e $ato! $e la !&!tacia e e!ta$o l,6&i$o .c&a$o icl&.e $ato! $e la !&!tacia e e!ta$o l,6&i$o .co!ta $e tre! !eccioe!9co!ta $e tre! !eccioe!9
a/P Ta"la! $e !at&raci1a/P Ta"la! $e !at&raci1
"/P Ta"la! $e +apor !o"recaleta$o"/P Ta"la! $e +apor !o"recaleta$o
c/P Ta"la! $e l, &i$o com rimi$o o !&"e-ria$oc/P Ta"la! $e l, &i$o com rimi$o o !&"e-ria$o
a" a! $e p op e$a$e!termo$i#mica!
Ta"la! $e propie$a$e!
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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( ) ( )( ) ( )( ) ( )
( ) ( ) fg f f g f f g
fg f f g f f g
fg f f g f f g
fg f f g f f g
%s s s s % s s % %s s
%hhhh %hh % %hh
%$$$$ %$$ % %$$
%vvvv %vv % %vv
+=−+=−+=
+=−+=−+=
+=−+=−+=+=−+=−+=
1
1
11
p ptermo$i#mica!
Ta"la! $e !at&raci1 o $e +apor !at&ra$o
Ta"la! $e propie$a$e!
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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Ta"la! $e propie$a$e!termo$i#mica!
Ta"la! $e +apor !o"recaleta$o
Ta"la! $e propie$a$e!
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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'ara $etermiar el e!ta$o termo$i#mico e! ece!ario'ara $etermiar el e!ta$o termo$i#mico e! ece!ariocoocer al meo! propie$a$e! $e la !&!tacia . ecoocer al meo! propie$a$e! $e la !&!tacia . eca!o $e !at&raci1 !e $e"e teer otra propie$a$ o laca!o $e !at&raci1 !e $e"e teer otra propie$a$ o lacali$a$/cali$a$/
'rimero* !i coocemo! la T . ' !e $e"e "&!car e la!'rimero* !i coocemo! la T . ' !e $e"e "&!car e la!ta"la! $e !at&raci1 la ' . !& T $e !at&raci1 parata"la! $e !at&raci1 la ' . !& T $e !at&raci1 para
$etermiar9$etermiar9
Ta"la! $e propie$a$e!termo$i#mica!
Lieamieto! para el &!o $e la! ta"la! termo$i#mica!
=
><
me0claosaturadoluidooa'or5s
tadoso6recalena'or5scom'rimidooosu6enfriaduido5s
5
Ta"la! $e propie$a$e!
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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Si coocemo! la T o ' . otra propie$a$ e!pec,-ica !eSi coocemo! la T o ' . otra propie$a$ e!pec,-ica !e$e"e $e comparar el +alor $e la 3ltima propie$a$ co lo!$e"e $e comparar el +alor $e la 3ltima propie$a$ co lo!$e !at&raci1 $e la T o '* para $etermiar9$e !at&raci1 $e la T o '* para $etermiar9
Ta"la! $e propie$a$e!termo$i#mica!
Lieamieto! para el &!o $e la! ta"la! termo$i#mica!
va'orluidoe0cla
tadoso6recalena'or
saturadoa'or
saturadouido
com'rimidouido
g f
g
g
f
s
vvv
v
v
v
v
v
<<
>
=
=<
Calor e!pec,-ico
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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p;capaci$a$ t4rmica e!pec,-ica=
E! la cati$a$ $e calor 6&e !e re6&iere para ele+ar e &aE! la cati$a$ $e calor 6&e !e re6&iere para ele+ar e &a&i$a$ la temperat&ra $e &a &i$a$ $e ma!a $e c&al6&ier&i$a$ la temperat&ra $e &a &i$a$ $e ma!a $e c&al6&iermaterial/material/
– C+9 calor e!pec,-ico a +ol&me co!tate/C+9 calor e!pec,-ico a +ol&me co!tate/
– Cp9 calor e!pec,-ico a pre!i1 co!tate/Cp9 calor e!pec,-ico a pre!i1 co!tate/
El calor tra!miti$o por & !i!tema 1 a & !i!tema e e!ta$oEl calor tra!miti$o por & !i!tema 1 a & !i!tema e e!ta$o
2a!eo!o !er#92a!eo!o !er#9 – A +ol&me co!tateA +ol&me co!tate
– A pre!i1 co!tateA pre!i1 co!tate
T mc ∆= v
T mc ∆= '
HB9Hg H
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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Eemplo $Eemplo $
U ta6&e r,2i$o cotiee @ <2U ta6&e r,2i$o cotiee @ <2mm $e a2&a como$e a2&a como
l,6&i$o !at&ra$o a F@C/ Determiar la pre!i1 e ell,6&i$o !at&ra$o a F@C/ Determiar la pre!i1 e elta6&e . el +ol&me $el ta6&e/ta6&e . el +ol&me $el ta6&e/
oluci$n%
Debido a "ue e&isten condiciones desaturaci$n en el tan"ue' la (resi$ndebe de ser la de saturaci$n' (or lotanto' de tablas%
# sat*+,-C)# .,/01 2a
El volu3en es(ec!4ico del l!"uidosaturado a +,-C es%
v = v 4 *+,-C) # ,/,,0,56 3572g3
Entonces el volu3en total ser8%
V#3v#*9, 2g3)*,/,,0,563572g
3)#,/,90: 35
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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Eemplo %Eemplo %
U recipiete 6&e tiee @/> mU recipiete 6&e tiee @/> m>> $e +ol&me cotiee ?/>$e +ol&me cotiee ?/><2<2mm $e &a me:cla $e a2&a . +apor e e6&ili"rio a &a$e &a me:cla $e a2&a . +apor e e6&ili"rio a &a
pre!i1 $e @@ <'a/ Calc&lar9 a= el +ol&me . la ma!a $elpre!i1 $e @@ <'a/ Calc&lar9 a= el +ol&me . la ma!a $el
l,6&i$o . "= el +ol&me . la ma!a $el +apor l,6&i$o . "= el +ol&me . la ma!a $el +apor
oluci$n%El volu3en es(ec!4ico ser8%
De tablas a .,, 2a%
La calidad estar8 dada (or%
La 3asa de l!"uido ; de va(or ser8%
El volu3en de l!"uido ; de va(or ser8%
m
m
kg mkg
mv )2#8#.#
3%.1
283.# 33
==
7%12.#
##11#8.#2729.#
##11#8.#2#8#.#=
−
−=
−
−=
f g
f
vv
vv %
kg mvkg mv g f )2729.#)##11#8.#33 ==
( ) ( )
( ) ( ) mm
mm
kg kg vap+r m
kg kg l,'$id+m
#3&232.17%12.#3%.1
3247%8.#7%12.#13%.1
===−=
( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( )33
33
282&.#)2729.##3&232.1$
###3&98.#)##11#8.#3247%8.#$
mkg mkg vvap+r mvap+r V
mkg mkg vl,'$id+ml,'$id+V
mm g
mm f
===
===
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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Eemplo )Eemplo )Calc&le la etalp,a* etrop,a . +ol&me e!pec,-ico!Calc&le la etalp,a* etrop,a . +ol&me e!pec,-ico!para &a me:cla !at&ra$a a &a temperat&ra $epara &a me:cla !at&ra$a a &a temperat&ra $eF/C* teie$o &a cali$a$ $el @X/F/C* teie$o &a cali$a$ $el @X/
oluci$n%
De Tablas' (ara T0 # +9-C%
ara T< # 0,,-C%
Inter(olando%
or lo tanto%
kg mv f )##1#3%.#3
1 = kg mv g )982.1
3
1 =
kg k( h f
)9%.3971 = kg k( h
g
)1.2%%81 =
K kg k( s f $)2&.11 = K kg k( s g $)41&9.7
1 =
kg mv f )##1#44.#3
2 = kg mv g )%729.1
3
2 =
kg k( h f )#4.4192 = kg k( h g )1.2%7%
2 =
K kg k( s f $)3#%9.12 = K kg k( s g $)3&49.7
2 =
kg mv f
)##1#4#.# 3
= kg mv
g )8274&.1 3
=
kg k( h f )&.4#8= kg k( h g )1.2%72=
K kg k( s f $)2784.1= K kg k( s g $)38&4.7=
( ) kg mv % %vv f g )#9%88%.113
=−+=
( ) kg k( h % %hh f g )%%.17%%1 =−+=
( ) K kg k( s % %s s f g $)942%2.41 =−+=
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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Eemplo 3Eemplo 3U ta6&e cotiee & -l&i$o 6&e e! a2ita$o co &a r&e$a coU ta6&e cotiee & -l&i$o 6&e e! a2ita$o co &a r&e$a copaleta!/ El tra"a7o imp&e!to a la r&e$a e! ?@ <cal/ El calorpaleta!/ El tra"a7o imp&e!to a la r&e$a e! ?@ <cal/ El calortra!miti$o $el ta6&e e! > <cal/ Co!i$era$o el ta6&e . eltra!miti$o $el ta6&e e! > <cal/ Co!i$era$o el ta6&e . el-l&i$o como !i!tema* $etermiar el cam"io $e eer2,a itera $el-l&i$o como !i!tema* $etermiar el cam"io $e eer2,a itera $el!i!tema/!i!tema/
oluci$n%
La (ri3era Le; de la Ter3odin83ica es%
( ) kcal kcal kcal #
# W
# E E W C P
9#2128#378
2121
2121
=−−−=∆
∆=−
∆+∆+∆=−
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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Eemplo 2=Eemplo 2=U recipiete 6&e tiee & +ol&me $e ?@@ pie!U recipiete 6&e tiee & +ol&me $e ?@@ pie!>> ;/> m;/> m>>==cotiee ? piecotiee ? pie>> ;/> 0 ?@;/> 0 ?@PP mm>>= $e a2&a como l,6&i$o !at&ra$o .= $e a2&a como l,6&i$o !at&ra$o .FF pie!FF pie!>> ;/@> m;/@> m>>= $e +apor !at&ra$o a ?/ l"= $e +apor !at&ra$o a ?/ l" - - 8p&l2 8p&l2 ;? atm=/ Se;? atm=/ Setra!mite calor %a!ta 6&e el recipiete 6&e$a lleo $e +aportra!mite calor %a!ta 6&e el recipiete 6&e$a lleo $e +apor!at&ra$o/ Determiar el calor tra!miti$o para e!te proce!o/!at&ra$o/ Determiar el calor tra!miti$o para e!te proce!o/
oluci$n%
La (ri3era Le; de la Ter3odin83ica (ara este (roceso ser8%
( )( ) 2112
21
22
12 2 W * *
g
mg
g
V V m# #
C C
+−+−+−=
Co3o no =a; ca3bios en la energ!a cin>tica ni en la (otencial' se reduce a%2112 W # # +−=
Mas a?n' el traba@o en este (roceso es cero ; (or lo tanto%
12 # # −=
Bacerlo en el I
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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Eemplo 2Eemplo 2Las (ro(iedades ter3odin83icas (ueden encontrarse de Tablas deva(or/ La energ!a interna inicial U0 es la su3a de la energ!a internainicial del l!"uido ; del va(or%
( ) ( )
( )
( )
( ) ( )
( ) ( ) -t$lb -t$lblb -t$lb#
lblb pies
pies
v
vap+r V vap+r m
lblb pies
pies
v
l,'$id+V
l,'$id+m
$vap+r m$l,'$id+m#
mmmm
m
m g
mm f
g f
24.14743)&.1#77$%9.3)#2.18#$81.&9
%9.3)8#.2%
99
81.&9)#1%72.#
1
1
3
3
1
3
3
1
11111
=+=
===
===
+=
ara deter3inar U< la calidad ser8 & # 0,, (or lo "ue el volu3enes(ec!4ico 4inal ser8%
( ) ( )
m
m
mmm
lb pieslb
pies
m
V v
lblblbvap+r ml,'$id+mm
)&748.1&#.%3
1##
&#.%3%9.381.&9
33
2 ===
=+=+=
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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Eemplo 2Eemplo 2
De tablas de va(or usandola a la inversa' se encuentra "ue (ara%
m g lb piesv )&748.1 3=
e tiene una (resi$n de%2lg)294 p$lb P f =
or lo tanto la (resi$n 4inal del va(or es%2lg)294 p$lb P f =
Entonces a esa (resi$n%
( )
-t$ -t$ -t$# #
-t$lb -t$lbm$#
lb -t$$
mm
m g
2%.&%18%24.14743&.7#929
&.7#929)#.1117$&.%3
)#.1117
1221
22
2
=−=−====
=
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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Eemplo *=Eemplo *=Calc&le el +ol&me e!pec,-ico $e &a me:cla !at&ra$a aCalc&le el +ol&me e!pec,-ico $e &a me:cla !at&ra$a a@@ ) teie$o &a cali$a$ $e @X/@@ ) teie$o &a cali$a$ $e @X/
oluci$n%
De la Tabla +/0 (ara 3ecla a <,,- se encuentra%
( )3
3
3
&3899.231
7.#
%2.33
#1%%3.#
ft
lbv % %vv
%
ft
lbv
ft
lbv
m f g
m
g
m f
=−+=
==
=
Bacerlo en el I
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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Eemplo &=Eemplo &=Calc&le la etalp,a . etrop,a e!pec,-ica! $e &a me:claCalc&le la etalp,a . etrop,a e!pec,-ica! $e &a me:cla!at&ra$a a @@ ) teie$o &a cali$a$ $e @X/!at&ra$a a @@ ) teie$o &a cali$a$ $e @X/
oluci$n%
De la Tabla +/0 (ara 3ecla a <,,- se encuentra%
( )m
f g
m
g
m
f
lb
-T# h % %hh
%
lb
-T# h
lb
-T# h
&27.8&21
7.#
9.114&
99.1%7
=−+=
=
=
=
( )m
f g
m
g
m
f
Flb
-T# s % %s s
% Flb
-T# s
Flb
-T# s
°=−+=
=°
=
°=
331&.11
7.#
77%2.1
2938.#
Bacerlo en el I
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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)l&7o $e )l&i$o!
S&!tacia! 6&e !o icapace! $e re!i!tir -&er:a!S&!tacia! 6&e !o icapace! $e re!i!tir -&er:a!o e!-&er:o! $e corte !i $e!pla:ar!eo e!-&er:o! $e corte !i $e!pla:ar!e
L,6&i$o! . 2a!e!L,6&i$o! . 2a!e!
E 2eeral !o llama$o! )l&i$o!E 2eeral !o llama$o! )l&i$o!
Ec&aci1 $e Bero&lli
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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Ec&aci1 $e Bero&lli
Aplicaci1 $e la ec&aci1 2eeral $e la eer2,a* !e $e"eAplicaci1 $e la ec&aci1 2eeral $e la eer2,a* !e $e"ec&mplir9c&mplir9
– El cam"io e la eer2,a itera $el -l&i$o al atra+e!ar el !i!tema $e"e $e !er cero/El cam"io e la eer2,a itera $el -l&i$o al atra+e!ar el !i!tema $e"e $e !er cero/
– El cam"io e la eer2,a t4rmica $el -l&i$o al atra+e!ar el !i!tema $e"e !er cero ;e! $ecir* elEl cam"io e la eer2,a t4rmica $el -l&i$o al atra+e!ar el !i!tema $e"e !er cero ;e! $ecir* el
calor a"!or"i$o !o"re o ra$ia$o por el -l&i$o $e"e !er cero=/calor a"!or"i$o !o"re o ra$ia$o por el -l&i$o $e"e !er cero=/
– El tra"a7o %ec%o !o"re o por el !i!tema $e"e !er cero/El tra"a7o %ec%o !o"re o por el !i!tema $e"e !er cero/
– El -l&i$o atra+e!a$o el !i!tema $e"e !er icompre!i"le/El -l&i$o atra+e!a$o el !i!tema $e"e !er icompre!i"le/
Ec&aci1 $e Bero&lli
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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E! el re!<a$o $e la aplicaci1 $e la primera le. $e laE! el re!<a$o $e la aplicaci1 $e la primera le. $e latermo$i#mica a & -l&i$o e &a t&"er,a/termo$i#mica a & -l&i$o e &a t&"er,a/
Le. $e la co!er+aci1 $e la ma!a . $e la eer2,aLe. $e la co!er+aci1 $e la ma!a . $e la eer2,a
aplica$a al -l&7o $e -l&i$o!aplica$a al -l&7o $e -l&i$o!
"onstante2
v2
=++cc g
P
g
g "
ρ
.)ó)endensidad
.)ó)enflu+o,develocidadv
.)l6óPaen 'resión,ft.ómen,referenciadenivelalres'ectoconaltura
33
2f
ft lbmkg
s ft sm
ft P
"
mm=
===
ρ
Ec&aci1 $e Bero&lli
Ec&aci1 $e Bero&lli
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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m
f
lb
lb ft −340+0E56
8ota: 8o se toman en cuenta las pérdidas de energ5a de"idas
a la fricción!
Ec&aci1 $e Bero&lli
Ec&aci1 $e Bero&lli
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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– No icl&.e p4r$i$a! por -ricci1/No icl&.e p4r$i$a! por -ricci1/ – Aplica"le a -l&i$o! l,6&i$o!/Aplica"le a -l&i$o! l,6&i$o!/
– 'ara 2a!e! !e ece!ita %acer correccioe!/'ara 2a!e! !e ece!ita %acer correccioe!/
Ec&aci1 $e Bero&lli
'?
'
+
+?
Z1
Y
E7emplo ?
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
http://slidepdf.com/reader/full/termohidraulica-clv-seleccion-nivel-a 106/139
7 p'ara la -i2&ra mo!tra$a* ecotrar9 La +eloci$a$ e el p&to'ara la -i2&ra mo!tra$a* ecotrar9 La +eloci$a$ e el p&to . el ca&$al o -l&7o +ol&m4trico e el p&to / . el ca&$al o -l&7o +ol&m4trico e el p&to /
Nota9 La +eloci$a$ co la 6&e "a7a el i+el $el a2&a e! $e!precia"le/Nota9 La +eloci$a$ co la 6&e "a7a el i+el $el a2&a e! $e!precia"le/
cccc
g
V P
g
g "
g
V P
g
g "
22
2222
2111 ++=++
ρ ρ
a P P P == 21#1 ≈V
ccc g
V
g
g "
g
g "
2
2221 +=
oluci$n%3sando la ecuación decontinuidad para el punto% 7 & de la figura
onsiderando 8ue6 7 8ue6
8ueda6
a)
E7emplo ?
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
http://slidepdf.com/reader/full/termohidraulica-clv-seleccion-nivel-a 107/139
;espeando la velocidad en el punto %:
( ) sm " " g V )&38.42 212 =−=
"= El caudal o fluo volumétrico está dado por:
222 AV G =
22
2
12 #8#42.#247#4.8#42 mcm
! A ==
= π El área será:
1or lo que: smG )3%49.# 32 =
7
E7emplo
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
http://slidepdf.com/reader/full/termohidraulica-clv-seleccion-nivel-a 108/139
'ara la -i2&ra mo!tra$a ecotrar9 a= La +eloci$a$ e el'ara la -i2&ra mo!tra$a ecotrar9 a= La +eloci$a$ e el
p&to . "= El ca&$al o -l&7o +ol&m4trico e el p&to p&to . "= El ca&$al o -l&7o +ol&m4trico e el p&to
Sol&ci1a=
ρ ρ 2
"
2
22
1
"
2
11
2v
2v P
g g g * P
g g g *
C C ++=++ 9 99 9
( )
seg
ft ft
seg
ft g*
g g g * C
37.2&1#2.3222v
2v
212
"
2
21
=
==
=
E7emplo
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
http://slidepdf.com/reader/full/termohidraulica-clv-seleccion-nivel-a 109/139
"=
seg
ft
seg
ft
in
ft in A
A
3
2
22
22
22
138.#37.2&
144
1
4
1v
v
=
==
=
π
N3mero $e Re.ol$!
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N3mero $e Re.ol$!
'&e$e %a"er -l&7o lamiar o t&r"&leto $epe$ie$o $e'&e$e %a"er -l&7o lamiar o t&r"&leto $epe$ie$o $ela com"iaci1 $e -actore!9la com"iaci1 $e -actore!9
D9 Di#metro $e la t&"er,a ;m 1 -t=/D9 Di#metro $e la t&"er,a ;m 1 -t=/
V9 Veloci$a$ $e -l&7o ;m8! 1 -t8!=/V9 Veloci$a$ $e -l&7o ;m8! 1 -t8!=/
ρ9 De!i$a$ $el -l&i$o ;<2m8m9 De!i$a$ $el -l&i$o ;<2m8m>>
1 l"m8-t1 l"m8-t>>
==
µ
9 Vi!co!i$a$ $el -l&i$o ;<2-!8m9 Vi!co!i$a$ $el -l&i$o ;<2-!8m
1 N!8m1 N!8m
1 l"-!8-t1 l"-!8-t
==
Relaci1 a$ime!ioal llama$a 3mero $e Re.ol$!/Relaci1 a$ime!ioal llama$a 3mero $e Re.ol$!/
c g
!
µ
ρ ve =
N3mero $e Re.ol$!
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Si el 3mero $e Re.ol$! e! meor a @@@ el -l&7o e!Si el 3mero $e Re.ol$! e! meor a @@@ el -l&7o e!lamiar/lamiar/
Si el 3mero $e Re.ol$! e! ma.or a >@@@ el -l&7o e!Si el 3mero $e Re.ol$! e! ma.or a >@@@ el -l&7o e!
t&r"&leto/t&r"&leto/
Si el 3mero $e Re.ol$! e!t# etre @@@ . >@@@ elSi el 3mero $e Re.ol$! e!t# etre @@@ . >@@@ el-l&7o p&e$e !er lamiar* t&r"&leto o e proce!o $e-l&7o p&e$e !er lamiar* t&r"&leto o e proce!o $ecam"io* $epe$ie$o $e co$icioe! +aria"le!/cam"io* $epe$ie$o $e co$icioe! +aria"le!/
N3mero $e Re.ol$!
R42ime $e )l&7o $e )l&i$o!
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R42ime $e )l&7o $e )l&i$o!
C&a$o & l,6&i$o -l&.e e0perimeta &C&a$o & l,6&i$o -l&.e e0perimeta &comportamieto 6&e e! -&ci1 $e la +eloci$a$ a lacomportamieto 6&e e! -&ci1 $e la +eloci$a$ a la
6&e !e $e!pla:a6&e !e $e!pla:a
A "a7a! +eloci$a$e! !e tiee & r42ime $e -l&7oA "a7a! +eloci$a$e! !e tiee & r42ime $e -l&7oLAMINARLAMINAR
A alta! +eloci$a$e! !e tiee & r42ime $e -l&7oA alta! +eloci$a$e! !e tiee & r42ime $e -l&7o
TURBULENTOTURBULENTO
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)l&7o Lamiar
De!li:amieto $e -l&i$o e capa! paralela!De!li:amieto $e -l&i$o e capa! paralela!etre !i $e $i-erete +eloci$a$/etre !i $e $i-erete +eloci$a$/
La +eloci$a$ m#0ima oc&rre e el cetro $e laLa +eloci$a$ m#0ima oc&rre e el cetro $e lat&"er,a . $i!mi&.e e $irecci1 ra$ial/t&"er,a . $i!mi&.e e $irecci1 ra$ial/
La +eloci$a$ $el -l&i$o 6&e e!t# e cotactoLa +eloci$a$ $el -l&i$o 6&e e!t# e cotactoco la pare$ e! cero/co la pare$ e! cero/
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)l&7o T&r"&leto
De!aparece la! capa!/De!aparece la! capa!/
El -l&i$o !e m&e+e e la $irecci1 $el -l&7o pero laEl -l&i$o !e m&e+e e la $irecci1 $el -l&7o pero la
cati$a$ $e mo+imieto !e tra!portacati$a$ $e mo+imieto !e tra!porta$e!or$ea$amete lo 6&e -orma remolio!/$e!or$ea$amete lo 6&e -orma remolio!/
El per-il $e +eloci$a$ cam"ia co re!pecto al -l&7oEl per-il $e +eloci$a$ cam"ia co re!pecto al -l&7o
lamiar/lamiar/
La rapi$e: a la c&al !e -orma lo! remolio! a&metaLa rapi$e: a la c&al !e -orma lo! remolio! a&metaco la +eloci$a$/co la +eloci$a$/
)l&7o! lamiar . t&r"&leto
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7 .
E el -l&7o t&r"&leto %a. -&er:a! cortate! m&c%oE el -l&7o t&r"&leto %a. -&er:a! cortate! m&c%oma.ore!* lo 6&e oca!ioa 2ra p4r$i$a $e pre!i1/ma.ore!* lo 6&e oca!ioa 2ra p4r$i$a $e pre!i1/
El -l&7o t&r"&leto e! el 6&e !e pre!eta m#!El -l&7o t&r"&leto e! el 6&e !e pre!eta m#!-rec&etemete e la pr#ctica/-rec&etemete e la pr#ctica/
E el 3cleo $el reactor* el -l&7o t&r"&leto %ace m#!E el 3cleo $el reactor* el -l&7o t&r"&leto %ace m#!e-iciete la tra!-erecia $e calor por co+ecci1* ale-iciete la tra!-erecia $e calor por co+ecci1* al
re-ri2erate/re-ri2erate/
E7emplo ?
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E7emplo ?
1or un tu"o de 1>- de radio $& cm, flu#e agua con unavelocidad de 2 m9s!
Encontrar el nmero de Ge#nolds # el régimen del fluido,considerando: µ 7 )!+2$$+D) 8s9m% # ρ 7 $!)%@gm9m)!
Sol&ci19
1or lo tanto se tendrá un régimen laminar!
( )( ) ( )
( )( )49%.73&
)1)1##&1.3
)32.1)&34.#e
223
3
==− .smkg m .s /
mkg smm
m
m
'or & t&"o $e Acero comercial $e i $e $i#metro -l&.e'or & t&"o $e Acero comercial $e i $e $i#metro -l&.eE7emplo
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'or & t&"o $e Acero comercial $e i $e $i#metro* -l&.e'or & t&"o $e Acero comercial $e i $e $i#metro* -l&.el,6&i$o co &a +eloci$a$ prome$io $e ?? -t8!e2/l,6&i$o co &a +eloci$a$ prome$io $e ?? -t8!e2/
Ec&etre el 3mero $e Re.ol$! . el r42ime $el -l&i$oEc&etre el 3mero $e Re.ol$! . el r42ime $el -l&i$o!i9!i9a= El l,6&i$o e! a2&a a @)a= El l,6&i$o e! a2&a a @)"= El l,6&i$o e! 2liceria ;"= El l,6&i$o e! 2liceria ;
ρ=78 6 4
=78 6 4 l"l"mm 8-t 8-t>>= a @)= a @)Solución:a;e la Ta"la !) para Agua a &+F< se encuentra: 2
&1##&#.2 ft seg lb f −×= − µ
E. GJIME8 ES TCG/C.E8T0
Tra!-erecia $e Calor
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Se ecar2a $e pre$ecir la -orma e 6&e !e itercam"ia laSe ecar2a $e pre$ecir la -orma e 6&e !e itercam"ia laeer2,a t4rmica etre c&erpo!eer2,a t4rmica etre c&erpo!
– C&ati-ica la eer2,a 6&e !e p&e$e tra!-erir e -orma $e calor/C&ati-ica la eer2,a 6&e !e p&e$e tra!-erir e -orma $e calor/
– 're$ice la ra:1 $e cam"io co 6&e !e lle+a a ca"o* "a7o cierta! co$icioe! e!pec,-ica!/'re$ice la ra:1 $e cam"io co 6&e !e lle+a a ca"o* "a7o cierta! co$icioe! e!pec,-ica!/
– 'roporcioa re2la! e0perimetale! ;correlacioe!= para calc&lar ra:oe! $e tra!-erecia $e'roporcioa re2la! e0perimetale! ;correlacioe!= para calc&lar ra:oe! $e tra!-erecia $e
eer2,a/eer2,a/
Tra!-erecia $e Calor
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Lo! mecai!mo! $e tra!-erecia $eLo! mecai!mo! $e tra!-erecia $ecalor !o lo! !i2&iete!9calor !o lo! !i2&iete!9
– Co$&cci1/Co$&cci1/
– Co+ecci1/Co+ecci1/
– Ra$iaci1/Ra$iaci1/
Tra!-erecia $e Calor
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Co$&cci1Co$&cci1
Do! c&erpo! e cotacto -,!ico tiee $i-erete!Do! c&erpo! e cotacto -,!ico tiee $i-erete!temperat&ra!/temperat&ra!/
E & c&erpo al2&a parte e!t# a $i-erete temperat&raE & c&erpo al2&a parte e!t# a $i-erete temperat&ra6&e otra parte . o %a. $e!pla:amieto $e part,c&la!/6&e otra parte . o %a. $e!pla:amieto $e part,c&la!/
La $i-erecia $e temperat&ra! !e llama 2ra$iete $eLa $i-erecia $e temperat&ra! !e llama 2ra$iete $etemperat&ra/temperat&ra/
El mecai!mo $e tra!-erecia $e calor por co$&cci1El mecai!mo $e tra!-erecia $e calor por co$&cci1
!i2&e la Le. $e )o&rier!i2&e la Le. $e )o&rier
Tra!-erecia
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%
T kA ∆−=
•
=∆
=
=
T
%
A
-alor transferido por unidad de tiempo 6 K ó /TC94
-onductividad térmica del material 6 K9mDH ó /TC94DftDF< Lrea de transferencia de calor en m% ó ft%
Espesor del área A en m ó ft
radiente de temperatura 6 H ó F<
$e Calor co$&cci1
=
=•
k
Tra!-erecia $e Calor
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Co+ecci1Co+ecci1
're!ecia $e &o o m#! -l&i$o!/'re!ecia $e &o o m#! -l&i$o!/
U !1li$o e cotacto co & l,6&i$o e mo+imieto/U !1li$o e cotacto co & l,6&i$o e mo+imieto/
Etre p&to! $i-erete! $e & mi!mo -l&i$o o etreEtre p&to! $i-erete! $e & mi!mo -l&i$o o etre-l&i$o! $i-erete!/-l&i$o! $i-erete!/
Se e-ect3a e -l&i$o! 6&e p&e$e mo+er!eSe e-ect3a e -l&i$o! 6&e p&e$e mo+er!e
li"remete/li"remete/
El mecai!mo $e tra!-erecia $e calor porEl mecai!mo $e tra!-erecia $e calor porco$&cci1 !i2&e la Le. $e e-riamieto $e NeZtoco$&cci1 !i2&e la Le. $e e-riamieto $e NeZto
Tra!-erecia $e Calor
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Co+ecci1 at&ralCo+ecci1 at&ral
– Mo+imieto $el -l&i$o por $i-erecia $e $e!i$a$e!/Mo+imieto $el -l&i$o por $i-erecia $e $e!i$a$e!/
Co+ecci1 -or:a$aCo+ecci1 -or:a$a
– Se %ace 6&e el -l&i$o !e m&e+a por al23 me$io e0tero* por e7emplo* & a2ita$or/Se %ace 6&e el -l&i$o !e m&e+a por al23 me$io e0tero* por e7emplo* & a2ita$or/
co+ecci1
Tra!-erecia $e Calor
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T hA ∆=•
=∆
=
=
=•
T
A
h
-alor transferido por unidad de tiempo 6 K ó /TC94
-oeficiente de transferencia de calor
6 K9m%DH ó /TC94Dft%DF<
Lrea de transferencia de calor 6 m% ó ft%
radiente de temperatura 6 H ó F<
co+ecci1
Tra!-erecia $e Calor
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'ropa2aci1 $e o$a! electroma24tica!/'ropa2aci1 $e o$a! electroma24tica!/
Se p&e$e e-ect&ar e el +ac,o a"!ol&to como eSe p&e$e e-ect&ar e el +ac,o a"!ol&to como eal23 me$io c&al6&iera/al23 me$io c&al6&iera/
El mecai!mo $e tra!-erecia $e calor porEl mecai!mo $e tra!-erecia $e calor por
ra$iaci1 !i2&e la Le. $e Ste-aPBolt:ma/ra$iaci1 !i2&e la Le. $e Ste-aPBolt:ma/
Ra$iaci1
Tra!-erecia $e Calor
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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4 AT σ =
4218
428
)1#1714.#
)1#%.&calor deciatransfrenderea
a6solutaa5em'eratur
R pieh -T# /
K mh)atts /
A
T
−−=
−−==
=
−
−σ
4 AT εσ =
1# << εEmisividad de la superficie
Ra$iaci1
Tra!-erecia $e calor $&ratela e"&llici1
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E"&llici19E"&llici19 – Cam"io $e & l,6&i$o a +apor/Cam"io $e & l,6&i$o a +apor/
0curre en el interior de un l5quido por la0curre en el interior de un l5quido por la
formación de vac5os 6"ur"uas!formación de vac5os 6"ur"uas! – Cam"io $e & +apor a l,6&i$o/Cam"io $e & +apor a l,6&i$o/
B5R ;Reactor $e A2&a e E"&llici1=B5R ;Reactor $e A2&a e E"&llici1= – Depe$ecia e el a2&a e e"&llici1 como -orma primaria $e tra!-erecia $e calor Depe$ecia e el a2&a e e"&llici1 como -orma primaria $e tra!-erecia $e calor
la e"&llici1
Tra!-erecia $e calor $&ratela e"&llici1
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la e"&llici1
crítico
I II III IV
T
Tra!-erecia $e calor $&ratela e"&llici1
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Transferencia de calor por convección 6Gegión I:El agua en contacto con la superficie cu#atemperatura T es ma#or que la desaturación Ts del l5quido, lo que provoca
que dic4o l5quido alcance la e"ullición!
la e"&llici1
Sólido a Tw
Líqido a T!
Fl"o d# calor φ
Si$t#%a a &r#$ió' P
Tra!-erecia $e calor $&ratela e"&llici1
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Gegión II, E"ullición 8ucleada:
E"ullición 8ucleada, .5quido Su"enfriado
E"ullición 8ucleada E"ullición de >olumen o Saturada
la e"&llici1
Tra!-erecia $e calor $&ratela e"&llici1
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Gegión III, ;esviación de la E"ullición 8ucleada # E"ullición deTransición:
;esviación de la E"ullición 8ucleada ;8/!
0T/ 60nset Transition /oiling-ondición altamente inesta"la, a veces concapa gruesa de vapor # a veces se permiteque el l5quido moe la superficie!
E"ullición de transición o de pel5cula parcial!
0scilación entre la capa de vapor # lae"ullición nucleada!
la e"&llici1
Tra!-erecia $e calor $&ratela e"&llici1
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Gegión I>, E"ullición de 1el5cula Total:
A cualquier aumento de calor, la capa devapor parcial se epender5a so"re lasuperficie completa de la cacerola!
El vapor es aislante, en consecuencia, lasuperficie de la cacerola presenta a4orauna resistencia etremadamente grande
para la transferencia de calor!El fluo de calor aumenta de"ido alfenómeno de radiación
la e"&llici1
Tra!-erecia $e calor $&ratela e"&llici1
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Gegión I>, E"ullición de 1el5cula Total:
Si el fluo de calor se mantiene constante # C disminu#edrásticamente 6es menor para el vapor # la temperaturadel l5quido es constante Tliq, entonces la temperatura dela superficie Tsup de"e aumentar su"stancialmente!
Si se tuviera una "arra de com"usti"le # se permitirá lae"ullición de pel5cula completa, el metal de la "arra sepodr5a fundir o daNar seriamente!
( )li'T T #
A
' −= su'
la e"&llici1
)l&7o $e Calor +! Temperat&ra
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.a operación real del reactor, ocurre en la Gegión II
con márgenes suficientes para no alcan?ar la ;8/ 60T/
Tra!-erecia $e calor e &a "arra$e com"&!ti"le
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$e com"&!ti"le
La $i!tri"&ci1 $e potecia +ar,a co re!pecto al tiempo ;eLa $i!tri"&ci1 $e potecia +ar,a co re!pecto al tiempo ;emarc%a* paro* perio$o! $e +ariaci1 $e potecia* etc///=marc%a* paro* perio$o! $e +ariaci1 $e potecia* etc///=
C&a$o la potecia o +ar,a* !e alca:a &a $i!tri"&ci1C&a$o la potecia o +ar,a* !e alca:a &a $i!tri"&ci1co!tate $e temperat&ra/co!tate $e temperat&ra/
La rapi$e: a la c&al !e li"era eer2,a e el com"&!ti"le $e"eLa rapi$e: a la c&al !e li"era eer2,a e el com"&!ti"le $e"e!er i2&al a la rapi$e: a la c&al !e e0trai2a/!er i2&al a la rapi$e: a la c&al !e e0trai2a/
La potecia m#0ima e!t# limita$a por la temperat&raLa potecia m#0ima e!t# limita$a por la temperat&ram#0ima 6&e p&e$e tolerar el com"&!ti"le ;@@@) param#0ima 6&e p&e$e tolerar el com"&!ti"le ;@@@) para-&!i1 @@@ ) para operaci1=/-&!i1 @@@ ) para operaci1=/
La temperat&ra m#0ima e!peci-ica$a para e ecami!a$oLa temperat&ra m#0ima e!peci-ica$a para e ecami!a$o
e! $e @@) para e+itar 6&e !e -ract&ree! $e @@) para e+itar 6&e !e -ract&re
Tra!-erecia $e calor e &a "arra$e com"&!ti"le
8/18/2019 Termohidraulica CLV seleccion nivel A
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$e com"&!ti"le
Tra!-erecia $e calor e &a "arra$e com"&!ti"le
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$e com"&!ti"le
Dia2rama !impli-ica$o $e &a plata&cleoel4ctrica tipo B5R como la CNLV
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p
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)i $el temaTERMOHIDRÁULICA
CENTRAL NUCLEAR LAGUNA VERDE