Exergía

BALANCE DE ENERGIA: VOLUMENES DE CONTROL
Las relaciones de balance de exergia para los volúmenes de control difieren de aquellas para los sistemas cerrados en los que se involucra un mecanismo más de transferencia de exergia: el flujo másico a través de las fronteras. Como se menciono antes, la masa posee exergia así como energía y entropía, y las cantidades de estas tres propiedades extensivasson proporcionales a la cantidad de masa. (Véase en la Figura). Tomando nuevamente la dirección positiva de la transferencia de calor hacia el sistema y la dirección positiva de la transferencia de trabajo del sistema, las relaciones generales de balance de exergia (ecuaciones 8-36 y 8-37) pueden expresarse más explícitamente para un volumen de control como
También puede expresarse en la formade tasa como
La relación anterior de balance de exergia puede enunciarse como: la tasa de cambio de la exergia dentro del volumen de control durante un proceso es igual a la tasa neta de transferencia de exergia a través de la frontera del volumen de control por calor, trabajo y flujo másico menos la tasa de destruccion de exergia dentro de la frontera del volumen de control.
Cuando los estadosinicial y final de volumen de control es x2 – x1 = m2Ф 2 – m1Ф1.
BALANCE DE EXERGIA PARA SISTEMAS DE FLUJO ESTACIONARIO
La mayoría d los volúmenes de control encontrados en la práctica , como turbinas , compresores , toberas, difusores, intercambiadores de calor, tuberías y ductos operan en forma estacionaria, por lo tanto no experimentan cambio en sus contenidos de masa , energía, entropía yexergía, así como en sus volúmenes. Por consiguiente dVVCldt = 0 y dXvcldt=0 para tales sistemas, y la cantidad d eexergia, que entra en un sistema de flujo estacionario en todas las formas (calor, trabajo, transferencia de masa ) debe ser igual a la cantidad de exergia que sale más la exergia destruida. Entonces la forma de tasa del balance general de exergia (Ec. 8-46) para un proceso de flujoestacionario se reduce a (Véase la figura)
Flujo estacionario:
Para un dispositivo de flujo estacionario y una sola corriente (una entrada, una salida), la relación anterior se reduce aun más a
Corriente única:
Donde los subíndices 1 y 2 representan los estados de entrada y salida, es el flujo másico, y el cambio en la exergia de flujo esta dado por la ecuación como

Dividiendo la ecuación8-48 entre se obtiene el balance de exergia por unidad de masa,
Por unidad de masa:
Donde son la transferencia de calor y el trabajo realizado por unidad de masa del fluido de trabajo, respectivamente.
Para el caso de un dispositivo de una sola corriente adiabático sin interacciones de trabajo, la relación del balance de exergia se simplifica aun mas a lo cual indica que la exergia específicadel fluido debe disminuir mientras fluye a través de un dispositivo adiabático sin trabajo o permanecer igual (Ф2 = Ф1) en el caso limite de un proceso reversible a pesar de los posibles cambios en otras propiedades del fluido.
TRABAJO REVERSIBLE, Wrev
Las relaciones de balance de exergia presentadas anteriormente pueden usarse para determinar el trabajo reversible Wrev si se iguala a cero laexergia destruida. En ese caso el trabajo W se vuelve a trabajar reversible. Es decir.
General:
Por ejemplo, la potencia reversible para un dispositivo de flujo estacionario de una sola corriente se determina a partir de la ecuación 8-48.
Corriente única:
La cual se reduce para un dispositivo adiabático a
Adiabático, corriente única:
Observe que la exergia destruida es cero solamente para unproceso reversible, por lo que el trabajo reversible representa la salida de trabajo máximo para los dispositivos productores de trabajo, como las turbinas, y la entrada mínima de trabajo para dispositivos consumidores de trabajo, como los compresores.
EFICIENCIA SEGÚN LA SEGUNDA LEY DE DISPOSITIVOS DE FLUJO ESTACIONARIO, un
La eficiencia según la segunda ley de varios dispositivos de flujo...