Efci Efcien enc cias ias adia adiab bátic ática as permanente.
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Para el análisis de procesos adiabáticos se extiende a dispositivos de ingeniería discretos que trabajan bajo condiciones de fujo estacionario, como como turb turbin inas as,, comp comprresor esores es y tobe tobera ras, s, y se exami xamina na el grad grado o de degra degrada dació ción n de ener energía gía causa causada da por por las irr irreversi eversibil bilida idade des s en estos estos dispositivos. Sin embargo, primero es necesario denir un proceso ideal que sirva como modelo para los reales.
Efciencia isentrópica de turbinas. Para una turbina que opera en orma estacionaria, el estado de entrada del fuido de trabajo y la presión de escape son jos. Por lo tanto, el proceso proceso ideal para para una turbina turbina adiabática adiabática es un proces proceso o isentró isentrópico pico entre el estado de entrada y la presión de escape. !a salida deseada de una turbina es el trabajo producido y la efciencia isentrópica de una turbina se dene como la relación entre la salida de trabajo real de la turbina y la salida de trabajo que se lograría si el proceso entre el estado de entrada y la presión de salida fueran isentrópicos "
#ormalmente los cambios en las energías cin$tica y potencial asociados con un fujo de fuido que circula a trav$s de una turbina son peque%os en comparación con el cambio en la entalpía, de manera que pueden considerarse como insignicantes. !a salida de trabajo de una turbina adiabática entonces se vuelve simplemente el cambio en la entalpía, por lo que la ecuación se expresa"
dond donde e h&a y h&s son los valores de la entalpía en el estado de salida para los procesos real e isentrópico, respectivamente.
Efciencias isentrópicas de compresores y bombas. !a eciencia isentrópica de un compresor se dene como la relación entre el trabajo de entrada requerido para elevar la presión de un gas a
un valor especicado de una manera isentrópica y el trabajo de entrada real"
'bserve que la eciencia del compresor isentrópico se dene con la entrada de trabajo isentrópico en el numerador en lugar de en el denominador. (sto es porque ws es una cantidad menor que wa, y esta denición impide que )C se vuelva mayor a *++ por ciento, lo cual implicaría alsamente que los compresores reales se desempe%an mejor que los isentrópicos. ambi$n note que las condiciones de entrada y la presión de salida del gas son las mismas para ambos compresores" real e isentrópico. -uando son insignicantes los cambios en las energías cin$ticas y potencial del gas mientras $ste es comprimido, el trabajo de entrada para un compresor adiabático es igual al cambio en la entalpía, por lo que para este caso la ecuación se vuelve
onde h&a y h&s son los valores de la entalpía en el estado de salida para los procesos de compresión real e isentrópico, respectivamente. -uando son insignicantes los cambios en las energías potencial y cin$tica de un líquido, la eciencia isentrópica de una bomba se dene en orma semejante"
-uando no se intenta enriar el gas cuando se comprime, el proceso de compresión real es casi adiabático y el proceso adiabático reversible /es decir, isentrópico0 sirve mejor como proceso ideal. Sin embargo, en ocasiones los compresores son enfriados intencionalmente utili1ando aletas o camisas de agua colocadas alrededor de la carcasa para reducir los requerimientos de trabajo de entrada.
Efciencia isentrópica de toberas. !as toberas son dispositivos esencialmente adiabáticos y se usan para acelerar un fuido, por consiguiente, los procesos isentrópicos sirven como un modelo conveniente para este tipo de dispositivos. !a efciencia isentrópica de una tobera está denida como la relación entre la energía cinética real del uido a la salida de la tobera y el valor de la energía cinética a la salida de una tobera isentrópica para los mismos el estado de entrada y la presión de salida . (s decir,
'bserve que la presión de salida es la misma para ambos procesos, real e isentrópico, pero el estado de salida es dierente. !as toberas no incluyen interacción de trabajo y el fuido experimenta un peque%o o ning2n cambio en su energía potencial cuando fuye a trav$s del dispositivo. Si además la velocidad de entrada del fuido es peque%a respecto a la velocidad de salida, el balance de energía para este dispositivo de fujo estacionario se reduce a
(ntonces la eciencia isentrópica de la tobera puede expresarse en t$rminos de la entalpía como"
onde h&a y h&s son los valores de la entalpía en la salida de la tobera para los procesos real e isentrópico, respectivamente.
5.8 BALA!E "E E#$%&'A !a propiedad entropía es una medida de desorden molecular o aleatoriedad de un sistema, y la segunda ley de la termodinámica establece que la entropía puede crearse pero no destruirse. Por consiguiente, el cambio de entropía de un sistema durante un proceso es mayor a la transerencia de entropía en una cantidad igual a la entropía generada durante el proceso dentro del sistema3 entonces el
principio de incremento de entropía para cualquier sistema se expresa como
(sta relación a menudo se nombra como el balance de entrop(a y es aplicable a cualquier sistema que experimenta cualquier proceso. !a anterior relación de balance de entropía puede enunciarse como" el cambio de entropía de un sistema durante un proceso es igual a la transferencia de entropía neta a través de la frontera del sistema y la entropía generada dentro de éste.
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79(:49" ermodinámica
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