Termo I 7 Volume Controle

TERMODINÂMICA DE
SISTEMAS ABERTOS

O QUE VAI SER VISTO...
¾INTRODUÇÃO
¾EQUAÇÕES FUNDAMENTAIS
ƒBalanço de Massa
ƒBalanço de Energia

¾EXEMPLOS PRÁTICOS
ƒFLUXO EM TUBULAÇÕES–EQUAÇÃO DE BERNOULLI
ƒBOCAIS E DIFUSORES
ƒTURBINAS
ƒBOMBAS E COMPRESSORES
ƒTROCADORES DE CALOR
ƒMEDIDORES DE VAZÃO E ESTRANGULAMENTO

¾REGIME TRANSIENTE
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Profª Ana C. Gondim

INTRODUÇÃO
¾A maioria dos processos químicos e equipamentos opera com fluxos ⇒ sistemas abertos;

¾VOLUME DE CONTROLE (VC) ⇒ parte do processo em fluxo escolhida para estudo ⇒ delimitada por fronteiras reais ou imaginárias, fixas ou móveis;
¾Massa e energia podem cruzar a fronteira. Energia cruza como calor, trabalho e/ou energia que acompanha a massa que entra e/ou sai do sistema.

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Profª Ana C. Gondim

INTRODUÇÃO
Estado estacionário
Define-se como processo em regime permanente ou estado estacionário aos processos com escoamento fluidos em que as propriedades do sistema e as vazões todos os pontos ao longo da trajetória do escoamento constantes com o tempo.

em de em são Estado transiente
Define-se como processos transiente aos processos em que o sistema está fora do equilíbrio caminhando de um estado estacionário (equilíbrio) para outro
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Profª Ana C. Gondim

CONSERVAÇÃO DE MASSA
EQUAÇÃO DA CONTINUIDADE PARA SISTEMAS
ABERTOS:

¾Balanço Integral

⎡Variação na quantidade
⎢ de massa dentro do
⎢VC durante um
⎣ intervalo de tempo Δt

⎤
⎥
⎥
⎦

⎡Transferência de ⎤ ⎡Transferência de ⎤
= ⎢ m assa para dentro ⎥ − ⎢ m assa para fora ⎥
⎣ do sistema em Δt ⎦ ⎣ do sistema em Δt ⎦

ΔmVC = ∑ me − ∑ m s e s

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Profª Ana C. Gondim

CONSERVAÇÃO DE MASSA
¾Balanço Diferencial

⎡Taxa de acúmulo ⎤
⎢ de massa dentro do ⎥
⎣ volume de controle ⎦

⎡Taxa de massa ⎤ ⎡Taxa de massa ⎤
= ⎢ entrando no ⎥ − ⎢ saindo do
⎥
⎦ ⎣ sistema
⎦
⎣ sistema

•
•
dmVC
= ∑ me − ∑ ms dt e s •

•

•

m = ρV =>

1 m = ρuA = uA v onde: u = velocidade
Profª Ana C. Gondim

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CONSERVAÇÃO DE MASSA
Estado estacionário: Balanço integral
ΔmVC = 0

∑m = ∑m

⇒

e

s

e

s