Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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ENTROPÍA
Entonces la producción de potencia de la turbina se determina a partir del
balance de energía en forma de tasa,
E # entrada E # salida dE sistema /dt 0
¡(estable)
⎫
⎪⎪⎪⎪⎬⎪⎪⎪⎪⎭1444444442444444443
Tasa de transferencia neta de energía
mediante calor, trabajo y masa
Tasa de cambio de energías interna,
cinética, potencial, etcétera
E # entrada E # salida
m # h 1 W # salida m # h 2 1puesto que Q # 0, ec ep 02
W # salida m # 1h 1 h 2 2
1118.2 kg>s2 1232.3 222.82 kJ>kg
1 123 kW
Para funcionamiento continuo (365 24 8 760 h), la cantidad de potencia
producida por año es
Producción anual de potencia W # salida ¢t 11 123 kW2 18 760 h>año2
0.9837 10 7 kW h >año
A $0.075/kWh, la cantidad de dinero que esta turbina ahorrará a la instalación
es
Ahorro anual de potencia 1producción anual de potencia2
1costo unitario de potencia2
10.9 837 10 7 kW h >año2 1$0.075>kWh2
$737 800/año
Es decir, esta turbina ahorra anualmente a la instalación $737 800 con
sólo aprovechar el potencial que se gasta actualmente debido a la válvula
de estrangulación, de hecho el ingeniero que hizo esta observación debe ser
premiado.
Comentario Este ejemplo muestra la importancia de la propiedad de entropía,
porque permite cuantificar el potencial de trabajo que está desaprovechándose.
En la práctica, la turbina no será isentrópica y por lo tanto el potencial
producido será menor; lo que el análisis anterior arrojó fue el límite superior,
pero un ensamble de turbina-generador real utiliza aproximadamente 80 por
ciento del potencial y produce más de 900 kW de potencia mientras ahorra a
la instalación más de $600 000 por año.
También puede mostrarse que la temperatura del metano caerá a 113.9 K
(una caída de 1.1 K) durante el proceso de expansión isentrópica en la turbina,
en lugar de permanecer constante en 115 K como ocurriría si se supusiera que
el metano es una sustancia incompresible. La temperatura del metano subiría
a 116.6 K (un aumento de 1.6 K) durante el proceso de estrangulación.
7-9 ■ CAMBIO DE ENTROPÍA DE GASES IDEALES
Una fórmula para el cambio de entropía de un gas ideal se obtiene de la ecuación
7-25 o 7-26, empleando las relaciones de propiedad para los gases ideales
(Fig. 7-31). Sustituyendo du c v dT y P RT/v en la ecuación 7-25, el
cambio diferencial de entropía de un gas ideal se vuelve
ds
dT
c v
T
dv
R
v
(7-30)