exergia-final.pptx
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIASESCUELA DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL
INTEGRANTES: MARQUÍNEZ ROJAS, EDIMSON ANTHONY. TEJADA ALCÁNTARA, GRETA JHAJAIRA. VELÁSQUEZ, TANTAQUISPE, CINTHYA
MILADY. VERA CHÁVEZ, MARÍA ANGÉLICA. VILCA VÁSQUEZ, JERSON RENATO DANIEL.
DOCENTE: LINARES LUJÁN, GUILLERMO
CURSO:TERMODINÁMICA
LA EXERGÍA
¿Qué es exergía?
PROPIEDADpara
Determinación de la calidad dela energía
Comparación de los potenciales de trabajo
El estado muerto representa el potencial de trabajo útil del sistema en el estado especificado y se llama exergía
REPRESENTA
CANTIDAD DE TRABAJO LUEGO DE LA INSTALACIÓN
LÍMITE SUPERIOR EN CANTIDAD DE TRABAJO
La exergía de un sistema depende:
Condiciones del medio
Propiedades del sistema
La Exergía y la energía cinética
𝐱𝐞𝐜=𝐞𝐜= 𝐯𝟐
𝟐(𝐊𝐉𝐊𝐠
)
Donde V es la velocidad del sistema relativa al ambiente
La Exergía y la energía potencial
𝐱𝐞𝐩=𝐞𝐩=𝒈 . 𝒛 (𝐊𝐉𝐊𝐠 )
Donde g es la aceleración gravitacional y z es la elevación del sistema relativa a un nivel de referencia en el ambiente.
NO SE TOMA EN CUENTA LA TEMPERATURA Y LA PRESIÓN DEL AMBIENTE
TRABAJO
REVERSIBLE
E
IRREVER-
SIBILIDAD
EL TRABAJO DE LOS ALREDEDORES
Trabajo realizado por o contra los alrededores durante un proceso.
TRABAJO ÚTIL:
SISTEMAEXPANDE COMPRIME
W alrededores: Pérdida
W alrededores: Ganancia
El trabajo reversible
Cantidad máxima de trabajo útil que puede producirse
irreversibilidad
𝐈=𝐖 𝐫𝐞𝐯 ,𝐬𝐚𝐥−𝐖𝐮 , 𝐬𝐚𝐥
𝐈=𝐖𝐮 ,𝐞𝐧𝐭−𝐖𝐫𝐞𝐯 ,𝐞𝐧𝐭
Para un proceso totalmente reversible
La irreversibilidad es equivalente a la exergía destruida
Trabajo Real
Trabajo Reversible
La irreversibilidad es positiva
𝐖𝐫𝐞𝐯 ≥𝐖𝐮
𝐖𝐫𝐞𝐯 ≤𝐖𝐮
Productores
Consumidores
Potencial de Trabajo desperdiciado
Mientras más pequeña, mayor trabajo produce
Relación de la exergía con la eficiencia según la segunda ley de la Termodinámica
EFICIENCIA
No puede exceder el 100%
Medida de aproximación a la operación reversible
0
1
Destrucción completa
Sin destrucción
𝑛𝑢=Exerg í a recuperadaExergí a suministrada
=1−Exerg í adestruida
Exerg í a suministrada
Cambio de Exergía de un sistema
Depende: Estado del ambiente Estado del sistema EXERGÍA Propiedad de combinación
La exergía de un sistema que está en equilibrio con su ambiente es CERO
Exergía de una masa fija: exergía sin flujo (Sistema cerrado)
1
NO cambios en la
energía cinética y potencial
Proceso reversible
δ Eent −δ Esal=d E sistema
−δQ−δW=dU
Transferencia neta de energía por calor, trabajo y masa
Cambio de energías interna, cinética, potencial, etc.
…(1)
SOLO ENERGÍA INTERNATransferencia De Calor Y Trabajo
δ W=PdV=(P−P0 )dV +P0dV=δW b ,ú til+P0dV …(2)
Trabajo diferencial por Transferencia De Calor
δ W MT=(1− T 0T )δQ=δQ−
T 0TδQ=δQ− (−T 0dS )→δQ=δW MT−T 0dS
…(3)
Sustituyendo las expresiones dW y dQ en las ecuaciones 2 y 3 en el balance de energía (Ec. 1) y después de reestructurar se obtiene:
δ W ú til=δW MT+δW b ,ú til=−dU −P0dV +T 0dS
Al integrar:
W total ,ú til= (U −U 0 )+P0 (V −V 0 )−T 0(S−S0)
E. cinética
E. Potencial∅= (u−u0 )+P0 (V −V 0 )−T 0 ( s− s0 )+V
2
2+gz=(e −e0 )+P0 (V −V 0 )−T 0(s −s0)
El cambio de exergía de un sistema cerrado durante un proceso es la diferencia entre las exergías final e inicial
∆∅=∅ 2−∅1=(𝑢2−𝑢1 )+𝑃0 (𝑉 2−𝑉 1 )−𝑇 0 (𝑠2−𝑠1 )+𝑉 22−𝑉1
2
2+𝑔 (𝑧2−𝑧1 )=(𝑒2−𝑒1 )+𝑃0 (𝑉 2−𝑉 1 )−𝑇 0(𝑠2−𝑠1)
Para sistemas cerrados estacionarios, los términos de energías cinética y potencial desaparecen.
Exergía de una corriente de flujo:Exergía de flujo o corriente
2
EXERGÍA ASOCIADA A LA ENERGÍA DE FLUJO
Ψ=(h−h0 )−T0 ( s−s0 )+V2
2+gz
CAMBIO DE EXERGÍA
∆Ψ=Ψ 2−Ψ 1=(h2−h1 )+T0 ( s2−s1 )+V 22−V 1
2
2+g (z2− z1)
Transferencia de exergía por calor, trabajo y masa
Transferencia de exergía por calor (Q)
𝑇 >𝑇 0
𝑇=𝑇 0
𝑇 <𝑇 0
Puede darse
Exergía y transferencia en la misma dirección
Exergía transferida por el calor es CERO
Exergía y transferencia en la distinta dirección
Se utilizan máquinas térmicas para el cálculo
nc=1−T0T
Cuando la temperatura T en la ubicación donde ocurre la transferencia de calor no es constante, la transferencia de exergía que acompaña a la de calor es determinada mediante la integración:
EJEMPLO
Para T =100 K y la transferencia de calor Q= 1 kJ hacia el medio, la ecuación X calor= (1 - 300/100) (1 kJ) = - 2 kJ, lo cual significa que la exergía del medio frío disminuye en 2 kJ.
Transferencia de exergía por Trabajo(W)
Donde:
W alr=P0 ¿
La transferencia de exergía por trabajo es el mismo trabajo
El trabajo no está disponible para cualquier propósito útil
Transferencia de exergía por Masa (m)
El flujo de exergía asociado a una corriente de fluido:
SISTEMA AISLADO
NO transferencia de:
Calor, Trabajo y masa
Calor SISTEMA ADIABÁTICO
Masa SISTEMA SIN FLUJO MÁSICO
Principio de disminución de exergía y destrucción de exergía
DISMINUCIÓN DE EXERGÍA Contraparte de:
Principio de Incremento de
Entropía
La exergía nunca aumenta y es destruida durante un proceso real
No implica que la exergía de un sistema no pueda aumentar.
El cambio de exergía puede ser positivo o negativo.
La exergía destruida no puede ser negativa.
DESTRUCCIÓN DE EXERGÍA
ENTROPÍA Destruye la exergía
La exergía destruida es una cantidad positiva para cualquier proceso real y que se convierte en cero para uno reversible.
La exergía destruida representa el potencial de trabajo perdido
Balance de exergías – Sistemas cerrados
Principio de Disminución de exergía BALANCE DE EXERGÍA
Diferencia entre:
Transferencia neta de exergía
Exergía destruida
Las tasas de transferencias de exergía por calor, trabajo y masa
Balance de exergía por unidad de masa:
En un proceso reversible
La exergía destruida desaparece
Encontrar la generación de entropía
En un sistema cerrado
No involucra flujo másico
Balance de exergías – Volúmenes de control
Involucra un mecanismo más de transferencia de exergía
El flujo másico a través de las fronteras
La exergía se transfiere hacia fuera o hacia dentro de un volumen de control mediante la masa, así como por la transferencia de calor y de trabajo.
Balance de exergías – Sistemas de flujo estacionario
Turbinas, interc. de calor Compresores, tuberíasToberas, ductosDifusores de calor
Masa, Energía, Entropía exergía, así como en sus
volúmenes
NO HAY CAMBIOS
Eficiencia según la segunda ley para dispositivos de flujo estacionario
Exergía recuperada
Exergía gastada
Para una turbina adiabática
Para un inter-cambiador de calo
Para una cámara de mezclado
GRACIAS