Exergia

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Exergía |
Concepto, ejemplos y datos generales |
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Con frecuencia las ecuaciones de trabajo real reversible se formulan en función de las funciones Exergía para sistemas cerrados y abiertos. Con este fin es necesario, en primer lugar, determinar el potencial de trabajo de un sistema en un estado determinado como si evolucionase hasta un estado de equilibrio intercambiando calorcon el ambiente. |
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Daniel Alfonso Herver Celedonio |
Viernes 16 de Diciembre del 2011 |
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Índice
Exergía (estado muerto) ------------ 3
Exergía de un sistema cerrado-------4
Definición Exergía-----------------6
Exergía ejemplo numero 1-----------8
Transferencia de Exergía asociada a la transferencia de calor ----11
Exergía ejemplo numero 2-----------13
Balance de Exergíapara una masa de control------- 15
Exergía ejemplo numero 3----------18
Análisis Exergético de un Volumen de Control
Trabajo Reversible para un Volumen de Control en Régimen Estacionario. ------ 22
Función Exergía para un Volumen de Control
Exergía de una corriente-------------25
Balance de Exergía para un Volumen de Control en Régimen Estacionario---- 27
Exergía ejemplo numero 4-----------29
Rendimiento Exergético o Efectividad
Rendimiento Exergético (o Rendimiento de la Segunda Ley)--------32
Exergía ejemplo numero 5---------------34
Rendimiento Exergético para Procesos en Régimen Estacionario-------37
Exergía ejemplo numero 6----------------40

Exergía
El estado muerto
Una vez que el sistema y el ambiente se hallan en equilibrio, no puede tener lugar ningún cambio másdel estado del sistema de forma espontánea, y por tanto no se realiza más trabajo. Por consiguiente, el proceso descrito anteriormente conduce al trabajo reversible máximo o potencial de trabajo asociado al estado del sistema. Cuando un sistema y el medio ambiente se encuentran en equilibrio mutuo, el sistema se dice que está en su estado muerto. Más específicamente, un sistema en el estado muertoesta en equilibrio térmico y mecánico con su ambiente a T0 y P0. Los valores numéricos de (T0 , P0 ) recomendados para el estado muerto son los correspondientes a la atmosfera estándar , es decir, 289,15 K y 1,01325 bar (1 atm).
Exigencias adicionales para el estado muerto son que la velocidad de un sistema cerrado o de una corriente fluida cera cero y que la energía potencial gravitatoria seatambién cero. Estas restricciones de la temperatura, presión, velocidad y altura caracterizan el estado muerto restringido asociado con el equilibrio termomecánico con la atmosfera. Es restringido en tanto que no se considera, por ejemplo, el equilibrio químico con el ambiente. Es decir, no se permite que la masa de control pase al ambiente o reaccione con este. El potencial de trabajo de unsistema relativo a su estado muerto, que intercambia calor solo con el ambiente, se llama EXERGÍA termomecánica de ese estado.
Los métodos para evaluar la Exergía y la transferencia de Exergía en sistemas cerrado y sistemas abiertos en régimen estacionario, así como los procesos de transferencia de calor. La transferencia de Exergía asociada con la interacción es obvia. Las interaccione trabajo son,por definición, reversibles en el punto de la frontera en que tienen lugar. Por consiguiente, la transferencia de Exergía asociada a la interacción de trabajo (excluyendo el trabajo contra el ambiente) tiene el mismo valor que el propio trabajo útil.

Exergía de un sistema cerrado
En la figura 9.3 se muestra la situación general para un sistema cerrado. El calor transferido δ Ǫ cruza lafrontera del sistema a temperatura T j . al no haber corrientes asociadas con el sistema cerrado [masa de control (mc)], la ecuación (9.7) para el trabajo neto útil desarrollada en el apartado 9.2.2 se reduce a:
Ẇu = d(E + P0V – T0S)mc = j=1nQj 1 – T0 + T0σmc 9.9
dt Tj

Nótese que E puede ser reemplazada por U en un sistema en reposo y que el símbolo vc ha...