CAPTULO 3CONCEPTOS BSICOS DE BALANCES DE MASA Y ENERGA

Balance de MasaVariaciones de masa contenida en el volumen de control al tiempo tFlujo total de masa entrando al sistema al tiempo tFlujo total de masa dejando el sistema al tiempo t=-Donde :mcv : cambio de masami : entradas me: salidas mcv = mi - me

Ejemplo : Balance de MasaBalance de Masa para un sistema con reaccin qumicaUn aceite combustible es analizado y se encuentra que contiene 87% en peso de carbono, 11% de hidrgeno y 1.4% de azufre, mientras que el resto es material no combustible (inerte). El aceite es quemado con 20% de exceso de aire (en base a la combustin completa del carbono a CO2, el hidrgeno a H2O, y el azufre a SO2). El aceite es quemado completamente, pero 5% del carbono forma CO en vez de CO2. Calcula la composicin molar del gas exhausto que deja el quemador.

Ejemplo: Balance de MasaNOTE : INPUT RATE = Qs * Cs + Qw * CwOUTPUT RATE = Qm * Cm = (Qs + Qw) * CwDECAY RATE = KCVINPUT RATE = OUTPUT RATE + DECAY RATE

Balance de Energa para Sistemas CerradosPrincipio de conservacin de la energa:Variacin del intervalo de tiempo de la energa total en un sistema Energa Neta transferida a travs de los lmites del sistema por transferencia de calor al sistemaEnerga Neta transferida a travs de los lmites del sistema por el trabajo hecho por el sistema=-ENRADASALIDA

Donde :

KE = Cambio de energa cintica PE = Cambio de Energa Gravitacional Potencial U = Cambio de Energa InternaQ = CalorW = Trabajo

KE + PE + U = Q WAll parameter mentioned above, are in Joules, Btu or Calories.Variacin Total de Energa

Caractersticas de los Clculos de Balance de Energa W es el trabajo transferido de los alrededores al sistema. + Q es la energa calorfica trasferida dentro del sistema desde los alrededores.Por lo tanto : + W es el trabajo hecho por el sistema y liberado en los alrededores- Q es la energa calorfica transferida dentro de los alrededores desde el sistema

Ejemplo : Balance de EnergaUna mezcla de 1 kimol de metano gaseoso y 2 kmol de oxgeno inicialmente a 25C y 1 atm se quema completamente en un contenedor rgido cerrado. La transferencia de calor ocurre hasta que los productos son enfriados a 900K. Determina la cantidad de calor transferida en kJ. 1 kmol CH4 (g)2 kmol O2T1= 25CP1= 1 atmEstado 1Productos de la combustinT2P2Estado 2

Consideraciones : El contenido del contenedor rgido cerrado es considerado como el sistemaEfectos de energa cintica y potencia y trabajo = 0.La combustin es completaLos reactivos y productos forman mezclas de gases ideales. Los estados inicial y final son estados en equilibrio. Ejemplo: Balance de Energa

Ejemplo: Balance de Energa

Ejemplo: Balance de Energa

*Narracin : este captulo revisar los conceptos bsicos de balances de masa y energa. *Narracin : La siguiente ecuacin describe los clculos de balance de masa. Esta expresin incluye velocidades de entrada y salida, as como velocidadeds de descomposicin y acumulacin. **Narracin : Esta diapositiva demuestra como excel puede ser usado para resolver este problema en vez de hacerlo manualmente. *Narracin : Para efectuar un balance de energa en un sistema cerrado, uno debe tener en mente el principio de conservacin de energa. Si la energa no entra ni sale del sistema, la variacin de la energa total permanecer como 0, sin embargo si existe una diferencia, la variacin la indicar, as como indicar en que direccin fluye la energa. *Narracin : Esta ecuacin, basada en la primera ley de la termodinmica, permite a cualquiera calcular los flujos de energa dentro de lmites determinados. *Narracin : Los signos algebraicos deben ser considerados como una convencin al efectuar ecuaciones de b alance de energa. *Narracin : las siguientes consideraciones deben ser tomadas en cuenta para resolver este problema*Narracin : estas imgenes (esta diapositiva y la siguiente) demuestran como usar excel para resolver este problema. *Narracin : Por lo tanto, en esta situacin el calor (energa) transferido es hacia los alrededores desde la combustin del sistema (note el signo).