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Enseñar la Segunda Ley de la Termodinámica a través del análisis del flujo a través de lechos empacados y medios porosos consolidados

Autores: Pal, Rajinder

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2019

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Acceso abierto

Artículo científico
2019

Enseñar la Segunda Ley de la Termodinámica a través del análisis del flujo a través de lechos empacados y medios porosos consolidados


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Termodinámica
Aplicaciones de ingeniería
Eficiencia
Generación de entropía
Viabilidad
Entropía

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La segunda ley de la termodinámica es indispensable en las aplicaciones de ingeniería. Nos permite determinar si un proceso dado es factible o no, y si el proceso dado es factible, cuán eficiente o ineficiente es el proceso. Así, la segunda ley juega un papel clave en el diseño y operación de procesos de ingeniería, como las plantas de energía de vapor y los procesos de refrigeración. Sin embargo, los estudiantes a menudo encuentran que la segunda ley y sus aplicaciones son las más difíciles de comprender. La segunda ley gira en torno a los conceptos de entropía y generación de entropía. La viabilidad de un proceso y su eficiencia están directamente relacionadas con la generación de entropía en el proceso. Dado que la generación de entropía ocurre en todos los procesos de flujo debido a la fricción en los fluidos, la mecánica de fluidos puede utilizarse como una herramienta para enseñar la segunda ley de la termodinámica y conceptos relacionados a los estudiantes. En este artículo, se analiza el flujo a través de lechos empacados y medios porosos consolidados en términos de generación de entropía. Se establece el vínculo entre la generación de entropía y la disipación de energía mecánica en tales flujos en términos de cantidades directamente medibles como la caída de presión. Se desarrollan ecuaciones para predecir las tasas de generación de entropía en términos de la velocidad superficial del fluido, las características del medio poroso y las propiedades del fluido. Se presentan y discuten las predicciones de las ecuaciones propuestas. Se identifican y explican los factores que afectan la tasa de generación de entropía en el flujo a través de lechos empacados y medios porosos consolidados.

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