grupo H trabajo 2 avance

Energía y exergía, análisis aplicado al proceso de enfriamiento evaporativo en limpiadores de aire
2. Modo matemático
Fig. 1 muestra la lavadora de aire investigado con todos sus parámetros físicos y geométricos. Detalles del modelo utilizado para la descripción de los procesos de transferencia de masa en limpiadores de aire y calor pueden encontrarse en ASHRAE Handbok Fundamentals (1997). Paradeterminar la efectividad de la saturación y la segunda ley eficiencia del sistema, se requiere la previa determinación de las condiciones del aire y el agua en la salida de la lavadora. Para obtener estas condiciones, se aplicó la solución analítica desarrollada por Santos et al (2011).

2.1. Análisis Exergético
Desde un punto de vista energético, la eficacia de saturación es un parámetroimportante para evaluar el rendimiento de un enfriador evaporativo. Por lo tanto, para intercambiadores de calor por evaporación, la temperatura mínima que puede lograrse mediante el flujo de aire es el correspondiente a la temperatura de bulbo húmedo termodinámico en la entrada de aire, cuando el aire llega a su estado de saturación. La eficacia de saturación indica la relación entre la caída de latemperatura real grabado para la corriente de aire, y la gota la máxima temperatura posible alcanzado por el sistema, cuando el aire está saturado en la salida del sistema. La eficacia de saturación (Ɛ) está dada por:
(13)
Donde Ta1 Ta2 y Tbu, denotan la temperatura de bulbo seco del aire, la temperatura de bulbo seco en la salida y la temperatura de bulbo húmedo termodinámico de entrada deaire, respectivamente. La eficacia de saturación proporciona una indicación de la cantidad de calor sensible intercambiado en el sistema. Sin embargo, no se muestra lo que sería la mejor manera para llevar a cabo esta transferencia de energía con respecto a la preservación de los recursos energéticos. El Análisis exergético puede aplicarse al sistema para realizar dicho análisis.
La eficacia de lasegunda ley se define mediante la aplicación de un balance de exergía al sistema. Para obtener el balance de exergía, uno tiene que definir la exergía asociado con el aire húmedo y las corrientes de agua líquida que desemboca en la lavadora de aire. Según lo descrito por Bejan (2006), exergía o el máximo trabajo realizado por una corriente que consta de varias especies químicas que alcanza losequilibrios térmicas, mecánicas y químicas con el medio ambiente (T0, P0, µ0,1, ....., µ0,n) está dada por:
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Donde et, etm y ech denotan el flujo molar total de exergía, la exergía termomecánica, y la exergía química de la corriente, respectivamente. La exergía termomecánica se logra solamente cuando se alcanza un equilibrio mecánico y térmico con el medio ambiente (T0, P0) se alcanza - elllamado estado muerto restringido, y la exergía química obtenida cuando la condición corriente evoluciona desde un estado muerto restringido a una condición de equilibrio químico con el medio ambiente (estado muerto). La exergía termomecánica y la exergía química están dada por:

En las ecuaciones 15 y 16 el * indica que las propiedades están siendo evaluadas en el restringido estado muerto (T0, P0).Con el fin de obtener la exergía molar total de la corriente de aire húmedo, asumimos que el aire húmedo es una mezcla de gases ideales compuesta por aire seco y vapor de agua. Teniendo eso en cuenta y aplicar la ecuación 14 para cada componente de la mezcla, obtenemos

Usando el modelo de gas ideal para evaluar la entalpía, entropía y potencial químico del aire seco, tenemos


Volver a usar elmodelo de gas ideal, pueden obtenerse resultados similares para el vapor de agua. Combinando las ecuaciones 18 y 20 junto con sus expresiones para vapor de agua en la ecuación 17 obtenemos:

Descartando el gradiente de presión a lo largo de la lavadora (P=P0) y reescritura la ecuación 21 sobre una base de masa, obtenemos la exergía total de aire húmedo por kg de aire seco como:

Donde el subíndice...