Trabajo de Flujo

A diferencia de los sistemas cerrados, en los volúmenes de control hay flujo másico a través de sus fronteras y se requiere trabajo para introducirla o sacarla del volumen de control. Este trabajo se conoce como trabajo de flujo o energía de flujo, y se requiere para mantener un flujo continuo a través de un volumen de control.

A fin de obtener una relación para el trabajo de flujo, considere un elemento de fluido de volumen V. El fluido corriente arriba fuerza inmediatamente a este elemento de fluido a entrar al volumen de control: por lo tanto, se puede considerar como un embolo imaginario. Es posible elegir de fluido lo suficientemente pequeño para que tenga propiedades informes en todas partes.

Si la presión de fluido es P y el área de la sección transversal del elemento del fluido es A, la fuerza que aplica el embolo imaginario sobre el elemento de fluido es:

F = PA

Para empujar todo el elemento de fluido en el volumen de control, esta fuerza debe actuar a lo largo de una distancia L. Así, el trabajo realizado al empujar el elemento de fluido por la frontera (es decir, trabajo de flujo) es:

W = FL = PAL = PV = [kJ]

El trabajo de flujo por unidad de masa se obtiene al dividir ambos lados de esta ecuación entre la masa del elemento del fluido:

W = PV = [kJ/kg]

La relación del trabajo de flujo es la misma si se empuja hacia adentro o hacia fuera del volumen de control.