Balance de energía en volúmenes de control

            En los sistemas abiertos también tenemos un intercambio másico dentro del sistema. Iniciaremos con sistemas de flujo estacionario el cual se refiere a un flujo de masa relativamente constante en el tiempo.

            La diferencia entre un balance de energía entre un sistema cerrado y uno abierto radica en que como el volumen de control permite el flujo de masa y la masa posee energía propia, también debemos incluir esta energía en el análisis energético.

            Comenzaremos el balance con la masa. Considere una sección de tubería por la que fluye un líquido de forma estacionaria. Resulta evidente que la cantidad que entra al inicio de la sección será la misma que la que salga por el otro extremo. Esta consideración representa el balance de masa de un sistema abierto, sin embargo, puede darse el caso en que un sistema tenga más de una entrada. Para estos sistemas la tasa de masa de salida debe ser la misma que la suma de flujo másico de las entradas.

            ∑m_entrada = ∑m_Salida

            Para el balance de energía tenemos que considerar al igual que en el de un sistema cerrado al calor y al trabajo, pero además debemos tomar en cuenta la energía transportada por la masa.

Q_ent + W_ent + ∑m_ent ( h + vel² / 2  + gz ) = Q_sal + W_sal + ∑m_sal ( h + vel² / 2  + gz ) 

Donde
h es la entalpia
vel² / 2  = es la energía cinetica
gz es la energía potencial

            Hay que tener en cuenta que las literales subrayadas son por unidad de tiempo. Si las dividimos entre el flujo másico m entonces obtenemos a las propiedades por unidad de masa.