Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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ENTROPÍA
P 1 , T 1
Turbina
P 2 , T 2
w rev > w real
puesto que
dw re v dw real
T
ds dq real
T
0
Al sustituir esta relación en la ecuación anterior y dividiendo cada término
entre T, se obtiene
ds dq real
T
También, T es la temperatura absoluta que siempre es positiva. Por lo tanto,
0 w re v 0 w real
FIGURA 7-44
Una turbina reversible entrega más
trabajo que otra irreversible si ambas
operan entre los mismos estados.
o
w re v w real
En consecuencia, los dispositivos que producen trabajo como las turbinas
(w es positivo) entregan más trabajo, mientras que los que lo consumen como
las bombas y compresores (w es negativo) requieren menos trabajo cuando
operan reversiblemente (Fig. 7-44).
7-11 ■ MINIMIZACIÓN DEL TRABAJO
DEL COMPRESOR
Recientemente hemos mostrado que el trabajo de entrada en un compresor se
minimiza cuando el proceso de compresión se ejecuta de manera internamente
reversible. Cuando los cambios en las energías cinética y potencial son insignificantes,
el trabajo del compresor está dado por (Ec. 7-53)
2
w rev,entrada v dP
(7-56)
Obviamente, una forma de minimizar el trabajo del compresor es aproximarlo
tanto como sea posible a un proceso internamente reversible, minimizando
irreversibilidades como la fricción, la turbulencia y la compresión sin cuasiequilibrio.
El grado que esto puede alcanzar está limitado por consideraciones
económicas. Una segunda (y más práctica) manera de reducir el trabajo
del compresor es mantener el volumen específico del gas tan pequeño como
sea posible durante el proceso de compresión, lo cual se hace manteniendo la
temperatura del gas tan baja como sea posible durante la compresión, ya que
el volumen específico de un gas es proporcional a la temperatura. Por consiguiente,
reducir el trabajo de entrada en un compresor requiere que el gas se
enfríe cuando se comprime.
Para una mejor interpretación del efecto de enfriamiento durante el proceso
de compresión se compara el trabajo de entrada requerido para tres
tipos de procesos: uno isentrópico (no implica enfriamiento), otro politrópico
(incluye un poco de enfriamiento) y uno más isotérmico (incluye
máximo enfriamiento). Suponiendo que todos los procesos se ejecutan entre
los mismos niveles de presión (P 1 y P 2 ) de una forma internamente reversible
y el gas se comporta como uno ideal (Pv RT) con calores específicos
constantes, se observa que el trabajo de compresión se determina al realizar
la integración expresada en la ecuación 7-56 para cada caso, con los siguientes
resultados:
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