Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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ENTROPÍA
En las centrales termoeléctricas que operan con gas, el fluido de trabajo
(típicamente el aire) se comprime en la fase gaseosa y una porción considerable
del trabajo de salida de la turbina es consumida por el compresor. Como
resultado, una central de energía de este tipo entrega menos trabajo neto por
unidad de masa del fluido de trabajo.
EJEMPLO 7-12 Compresión de una sustancia en fase líquida
en comparación con una en estado gaseoso
Determine el trabajo de entrada del compresor requerido para comprimir isentrópicamente
agua de 100 kPa a 1 MPa, suponiendo que el agua existe como
a) líquido saturado y b) vapor saturado en el estado inicial.
Solución Se comprimirá agua isentrópicamente de una presión dada a otra
especificada. Se determinará el trabajo de entrada para los casos en que el
agua es un líquido saturado y vapor saturado a la entrada.
Suposiciones 1 Existen condiciones estacionarias de operación. 2 Los cambios
de energía cinética y potencial son insignificantes. 3 El proceso se considera
isentrópico.
Análisis Primero se toma como sistema a la turbina y después a la bomba,
ambas son volúmenes de control porque la masa cruza sus fronteras. En la
figura 7-43 se ofrecen los esquemas de la bomba y la turbina junto con el
diagrama T-s.
a) En este caso, el agua es inicialmente un líquido saturado y su volumen
específico es
que permanece esencialmente constante durante el proceso. Por lo tanto,
w rev,entrada
2
v 1 v f a 100 kPa 0.001043 m 3 kg Tabla A-5
1
v dP v 1 P 2 P 1
0.001043 m 3 1 kJ
kg1 000 100 kPa
1 kPa m
3
0.94 kJ/kg
b) Ahora, el agua es inicialmente un vapor saturado y durante todo el proceso
de compresión permanece como vapor. Puesto que el volumen específico de
un gas cambia considerablemente durante un proceso de este tipo, se necesita
saber cómo varía v con P para resolver la integración en la ecuación 7-53.
En general, esta relación no se obtiene fácilmente, pero para un proceso isen-
P 2 = 1 MPa
P 2 = 1 MPa
T
Bomba
Compresor
1 MPa
2
b)
FIGURA 7-43
Esquema y diagrama T-s para
el ejemplo 7-12.
P 1 = 100 kPa
a) Compresión
de un líquido
P 1 = 100 kPa
b) Compresión
de un vapor
a)
2
1
100 kPa
1
s