Analisis Exergetico

Tema 2: Análisis Exergético de sistemas Termodinámicos
Dpto. de Máquinas y Motores Térmicos

INGENIERÍA TÉRMICA II 3º Ingeniero Técnico Industrial

TEMA 2: ANÁLISIS EXERGÉTICO DE SISTEMAS TERMODINÁMICOS 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 Concepto de exergía Exergía asociada a la transferencia de trabajo Exergía asociada al flujo de calor Balance de exergía para sistema cerrados Exergía asociada alflujo de masa Balance de exergía para sistemas abiertos

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2.1 Concepto de Exergía. Energía disponible.

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2.1 Concepto de Exergía. Energía disponible.

wgas = wambiente+ wútil
wútil = wgas − wambiente = ∫ pdv − ∫ p0 dv = ∫ pdv − p0 Δv
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2.1 Concepto de Exergía. • No todo el trabajo que realiza el gas se invierte en trabajoútil • El trabajo útil se denomina disponibilidad energética. • Exergía: es el máximo trabajo teórico que se puede obtener de un sistema que interacciona con el ambiente hasta llegar al punto de equilibrio con éste. • Ambiente: es la zona próxima al sistema cuyas propiedades o variables intensivas no dependen del tiempo ni del proceso que realice el sistema. • El ambiente se toma como estado fijonormalmente con t0=20 ºC y p0=1 bar. • Un sistema alcanza el equilibrio con el ambiente cuando p=p0 y T=T0. En ese caso se dice que el sistema ha alcanzado el estado muerto, y por tanto es incapaz de producir trabajo útil, es decir la exergía que tiene el sistema es nula.
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2.2 Exergía asociada a la transferencia de trabajo Hay trabajos que son totalmente útiles, como el trabajo eléctrico, el trabajo que desarrolla un eje girando, el trabajo de una biela, etc. Pero hay otros tipos de trabajo que no son totalmente útiles, como es el contenido en un gas a una determinada presión, p, ya que normalmente mueve a un pistón que tiene quevencer unas condiciones exteriores.
Gas W útil W0 p > p0 p W útil=W gas -W 0 p p0 W útil W útil W0 W útil W0 W útil Gas W útil W0 p < p0 W útil= W 0 -W gas W0

W gas p0

W gas W0

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v v

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2.2 Exergía asociada a la transferencia de trabajoEvolución de un sistema desde el estado 1 hasta el estado muerto a T = cte y p1 >p0
p p1 > p0 T1 = T0

p1

p0

v
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2.2 Exergía asociada a la transferencia de trabajo Evolución de un sistema desde el estado 1 hasta el estado muerto a T =cte y p1 < p0
p p1 < p0 T1 = T0

p0

p1

v
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2.2 Exergía asociada a la transferencia de trabajo Evolución de un sistema desde el estado p1 >p0 y T1 >T0 hasta el estado muerto a través de un enfriamiento isocórico y una compresiónisoterma.
p T1 p1 > p0 T1 > T0 T0 p1 p0

v
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2.2 Exergía asociada a la transferencia de trabajo Evolución de un sistema desde el estado p1 >p0 y T1 >T0 hasta el estado muerto a través de una expansión adiabática y una compresión isoterma....