Instructor: Said K. Zamán M. Primer Semestre de 2013

TERMODINAMICA I

Laboratorio 3

Primera ley de la termodinámica en Sistemas Abiertos

Objetivos:

─ Practicar la aplicación de la primera ley de la termodinámica en sistemas abiertos.

Introducción:

La ecuación de conservación de energía en forma de razón de cambio para sistemas

abiertos se expresa como,

(1)

donde la energía del sistema está dada por su energía interna, energía potencial y energía

cinética. La energía acarreada por el flujo se puede representar como,

(2)

donde h es la entalpía específica y ec y ep son la energía cinética y energía potencial del flujo,

respectivamente.

Problema:

Considere el intercambiador de calor Figura 1 que opera en condiciones de estado estable

y flujo estable. En el intercambiador de calor una corriente de refrigerante 134a cede energía a

una corriente de aire. La dirección de las corrientes de refrigerante y aire se muestra en la figura.

El aire entra a 27 oC a 100 kPa y sale a la misma presión. El refrigerante entra a 1000 kPa y sale

a 1000 kPa y como líquido saturado. El flujo volumétrico de aire es de 1.151 m3/s y el flujo de

masa de refrigerante es de 7.667x10-2

kg/s. La temperatura de entrada del refrigerante es 13 oC

mayor que la temperatura de salida del refrigerante. Despreciando los efectos de la energía

cinética y potencial, haga lo siguiente:

a. Establezca la ecuación de conservación de energía del intercambiador de calor.

b. Determine la temperatura de entrada del refrigerante y la temperatura de salida del

aire [oC].

Figura 1: Intercambiador de Calor de Contacto Indirecto.

Referencias:

─ Cengel, Y, Boles, M. 2009. TERMODINAMICA. Sexta Edición. McGraw-Hill.