Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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CAPÍTULO 8
W # rev,sal m # 1 1h 1 T 0 s 1 2 m # 2 1h 2 T 0 s 2 2 m # 3 1h 3 T 0 s 3 2
Es decir, sería posible producir trabajo a una tasa de 4 588 Btu/min si se
opera una máquina térmica entre los flujos de fluidos caliente y frío en lugar
de permitir que se mezclaran directamente.
La exergía destruida está determinada por,
X # destruida W # rev,sal W # u
→0
T 0 S # gen
Por lo tanto,
1300 lbm>min2318.07 Btu>lbm 1530 R2 10.03609 Btu>lbm # R24
122.7 lbm>min231 162.3 Btu>lbm 1530 R211.7406 Btu>lbm # R24
1322.7 lbm>min2397.99 Btu>lbm 1530 R210.18174 Btu>lbm # R24
4 588 Btu/min
X # destruida W # rev,sal 4 588 Btu/min
ya que no hay trabajo real producido durante el proceso (Fig. 8-47).
Comentario La tasa de generación de entropía para este proceso se determinó
como S . gen 8.65 Btu/min · R. Por lo tanto, se podría determinar también la
exergía destruida a partir de la segunda parte de la ecuación anterior:
X # destruida T 0 S # gen 1530 R2 18.65 Btu>min # R2 4 585 Btu>min
La ligera diferencia entre los dos resultados se debe al error de redondeo.
Piensa en todo lo
que podrías haber
hecho,
¡Pero no lo
hiciste!
FIGURA 8-47
Para sistemas que no implican trabajo
real, el trabajo reversible y la irreversibilidad
son idénticos.
Blondie © Reimpreso con el permiso especial del
King Features Syndicate.
EJEMPLO 8-17 Llenado de un sistema de almacenamiento
con aire comprimido
Un recipiente rígido de 200 m 3 contiene aire atmosférico que se halla inicialmente
a 100 kPa y 300 K. El recipiente será usado para almacenar el aire
comprimido a 1 MPa y 300 K (Fig. 8-48), el cual será proporcionado por un
compresor que toma el aire atmosférico a P 0 100 kPa y T 0 300 K. Determine
el requerimiento de trabajo mínimo para este proceso.
Solución El aire será comprimido y se almacenará a alta presión en un recipiente
grande. Se determinará el trabajo mínimo requerido.
Suposiciones 1 El aire es un gas ideal. 2 Las energías cinética y potencial
son insignificantes. 3 Las propiedades del aire en la entrada permanecen
constantes durante todo el proceso de llenado.
Análisis Se toma al recipiente rígido combinado con el compresor como el
sistema, el cual es un volumen de control porque la masa cruza su frontera
durante el proceso. Se observa que éste es un proceso de flujo no estacionario
dado que la masa contenida del sistema cambia cuando el recipiente es llenado.
Asimismo, sólo hay una entrada y no existe salida.
El trabajo mínimo requerido para un proceso es el trabajo reversible que
puede determinarse a partir del balance de exergía aplicado en el sistema
extendido (sistema + alrededores inmediatos) cuya frontera está a la temperatura
ambiente T 0 (por lo tanto no hay transferencia de exergía que acompañe
la transferencia de calor desde o hacia el ambiente), y al igualar a cero el término
de destrucción de exergía,
X ent X sal X destruida
S 0 (reversible)
⎫ ⎪⎬⎪⎭
⎫
⎪⎬⎪⎭
⎫
⎪⎪⎪⎬⎪⎪⎪⎭
¢X sistema
Transferencia neta de exergía Destrucción Cambio
por calor, trabajo y masa de exergía en exergía
Aire
V = 200 m 3
100 kPa → 1 MPa Compresor
300 K
100 kPa
300 K
FIGURA 8-48
Esquema para el ejemplo 8-17.