Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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CAPÍTULO 6
Fuente de energía
(por ejemplo, un horno)
Q entrada
Frontera del sistema
Caldera
W entrada
Bomba
Turbina
Wsalida
Condensador
Q salida
La salida de trabajo neto de esta central eléctrica de vapor es la diferencia
entre su salida de trabajo total y su entrada de trabajo total (Fig. 6-11):
W neto,salida = W salida W entrada (kJ) (6-1)
El trabajo neto también se puede determinar de los datos de transferencia
de calor solamente. Los cuatro componentes de la central eléctrica de vapor
tienen que ver con flujo másico que entra y sale, por lo tanto se deben considerar
como sistemas abiertos. Sin embargo, estos componentes junto con las
tuberías de conexión siempre contienen el mismo fluido (sin contar el vapor
que pudiera escapar, por supuesto). No entra ni sale masa de este sistema de
combinación, lo cual se indica por medio del área sombreada en la figura
6-10; así, se puede analizar como un sistema cerrado. Recuerde que para que
un sistema cerrado experimente un ciclo, el cambio de energía interna U es
cero y, en consecuencia, la salida de trabajo neto del sistema también es igual
a la transferencia neta de calor hacia el sistema:
W neto,salida = Q entrada Q salida (kJ) (6-2)
Eficiencia térmica
En la ecuación 6-2, Q salida representa la magnitud de la energía que se desperdicia
con la finalidad de completar el ciclo. Pero Q salida nunca es cero; de esta
manera, la salida neta de trabajo de una máquina térmica es siempre menor
que la cantidad de entrada de calor. Es decir, sólo parte del calor transferido a
la máquina térmica se convierte en trabajo. La fracción de la entrada de calor
que se convierte en salida de trabajo neto es una medida del desempeño de
una máquina térmica y se llama eficiencia térmica h ter (Fig. 6-12).
Para las máquinas térmicas, la salida deseada es la de trabajo neto, mientras
que la entrada que requieren es la cantidad de calor suministrado al fluido
de trabajo. Entonces la eficiencia térmica de una máquina térmica se puede
expresar como
Sumidero de energía
(por ejemplo, la atmósfera)
FIGURA 6-10
Esquema de una central eléctrica de vapor.
Salida de trabajo neto
Eficiencia térmica
Entrada de calor total
(6-3)
Máquina
Térmica
W entrada
W salida
W neto,salida
FIGURA 6-11
Una porción de la salida de trabajo de
una máquina térmica se consume internamente
para mantenerla en operación
continua.
Fuente
Entrada de calor
100 kJ 100 kJ
1 2
Salida
Salida
de trabajo de trabajo
neto
neto
20 kJ 30 kJ
Calor de desecho Calor de desecho
80 kJ
70 kJ
Sumidero
η ter,1 = 20% η ter,2 = 30%
FIGURA 6.12
Algunas máquinas térmicas se desempeñan
mejor que otras (convierten
más trabajo a partir del calor que
reciben).