Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

386
ENTROPÍA
c) La entropía generada durante este proceso puede determinarse si se aplica
un balance de entropía a un sistema extendido que incluya al bloque de hierro
y sus alrededores inmediatos para que la temperatura de la frontera del sistema
extendido esté en todo momento a 285 K:
S entrada S salida S gen ¢ S
123 123 123 sistema
Transferencia neta de
entropía por calor y masa
Generación
de entropía
Cambio en
la entropía
Q salida
T b
S gen ¢ S sistema
o
S gen Q salida
T b
¢ S sistema
4 838 kJ
285 K 112.65 kJ >K 2 4.32 kJ /K
Comentario La entropía generada también puede determinarse tomando el
bloque de hierro y el lago entero como el sistema, el cual sería un sistema
aislado, y aplicando un balance de entropía. Un sistema aislado no involucra
calor o transferencia de entropía, por lo tanto la generación de entropía en
este caso es igual al cambio de entropía total,
S gen ¢ S total ¢ S sistema ¢ S lago 12.65 16.97 4.32 kJ >K
resultado que es igual al obtenido anteriormente.
Aire
EJEMPLO 7-20 Generación de entropía en un intercambiador de calor
Vapor
FIGURA 7-68
Esquema para el ejemplo 7-20.
El aire en un edificio grande se conserva tibio calentándolo con vapor en un
intercambiador de calor (Fig. 7-68). Entra a esta unidad vapor de agua saturado
a 35 °C a razón de 10 000 kg/h, y sale como líquido saturado a 32 °C.
Entra a la unidad aire a una presión de 1 atm, a 20 °C, y sale a 30 °C,
aproximadamente a la misma presión. Determine la tasa de generación de
entropía correspondiente a este proceso.
Solución El aire se calienta por el vapor en un intercambiador de calor.
Se debe determinar la tasa de generación de entropía correspondiente a este
proceso
Suposiciones 1 Existen condiciones de operación estacionaria. 2 El intercambiador
de calor está bien aislado, de modo que la pérdida de calor al entorno
es despreciable y, por lo tanto, la transferencia de calor del fluido caliente es
igual a la transferencia de calor al fluido frío. 3 Los cambios en las energías
cinética y potencial de las corrientes de fluidos son despreciables. 4 El aire
es un gas ideal con calores específicos constantes a temperatura ambiente
interior. 5 La presión del aire permanece constante.
Análisis La razón de generación de entropía dentro del intercambiador de
calor se determina aplicando la razón del balance de entropía sobre todo el
intercambiador de calor:
S # entrada S # salida S # gen ¢S # sistema
¡
0 (estacionario)
Tasa de transferencia
neta de entropía, por
calor y masa
Tasa
de generación
de entropía
Tasa de cambio
en la entropía
m # vapors 1 m # aires 3 m # vapors 2 m # # aires 4 S # gen 0
S # gen m # vapor 1s 2 s 1 2 m # aire1s 4 s 3 2