exergia - roger

12/04/2023 Campina Grande, Paraíba 1

Eficiência energética e Exergia

Professor: Benedito Antônio LucianoAlunos: Bruno Raphael Stênio Tenório

Gustavo Barbosa GalindoItalo Roger Ferreira Moreno Pinheiro da SilvaLuís Otávio OiticicaRubem Soares

Universidade Federal de Campina GrandeCentro de Engenharia Elétrica e InformáticaDepartamento de Engenharia ElétricaGerenciamento de Energia – 2011.1


Sumário

• Introdução• Objetivos• Exergia• Eficiência Exergética• Bibliografia


Introdução


Objetivos


EXERGIAItalo Roger da Silva


Exergia

• Definição:“A exergia é definida como a quantidade

máxima de trabalho que um sistema pode desenvolver quando é trazido para um estado de equilíbrio termodinâmico com o ambiente (KOTAS, 1985)”. O estado do ambiente é usualmente chamado de estado de referência.


Exergia

• Exergia– Máxima energia que é conversível em outra forma

de energia em determinada condições termodinâmicas;

– Grandeza que permite avaliar a conversibilidade da energia.


Exergia

• Considerações– O trabalho sempre é conversível em qualquer

outra forma de energia; o calor não;– Em todos processos reais de conversão de energia,

sempre haverá uma parcela de energia térmica como produto;

– O aumento da entropia corresponde à diminuição da exergia.


Exergia

• Segundo Carnot (1824):“Para haver conversão contínua de calor

em trabalho, um sistema deve realizar ciclos entre fontes quentes e frias, continuamente. Em cada ciclo, é retirada uma certa quantidade de calor da fonte quente (energia útil), que é parcialmente convertida em trabalho, sendo o restante rejeitado para a fonte fria (energia dissipada)”


Exergia

• Qualidade da energia:“Capacidade de conversão em trabalho,

que pode ser fornecida pela energia, para parcela útil dos fluxos energéticos”, denominação sugerida por Zoran Rant (1956).


Exergia

• Analogia do tubo de creme dental:

FONTE: (GÜNTHER, 2006)


Exergia

• Analogia do tubo de creme dental:– Apertar o tubo: conduzir o processo;– Saída do creme dental: degradação da exergia;– Aumento das depressões: aumento da entropia;– Ao fim todo creme (toda energia) for utilizado(a)

só existirá o tubo em si.


Exergia

FONTE: (GÜNTHER, 2006)


Exergia

• Exergia pode ser calculada pela expressão:

onde: U, V, S e Ni são: energia interna, volume, entropia e número de moles do sistema. O índice eq referencia os parâmetros U, V, S e Ni nas condições de equilíbrio termodinâmico com o ambiente. Enquanto, P0, T0 e µ0 são: pressão, temperatura e potencial químico referenciados nas condições ambientais que é conduzido o processo (GÜNTHER, 2006).


Exergia

• Principal vantagem do conceito de exergia:– Oferecer meios para se calcular as

irreversibilidades associadas aos processos.

onde: α: fração da energia convertível em trabalho útil.


Exergia

• Análise exergética:– Análise complementar a análise energética;– Encontrar as causas das perdas de qualidade da

energia dos processos térmicos;– Estimar a magnitude das perdas.


Exergia

• Análise exergética:– Maximizar o objetivo de um uso mais eficiente de

energia;– Informar o quanto de potencial de trabalho útil

fornecida foi consumida (perdida) no processo.


Exergia

• Teorema de Gouy-Stodola (1910):– Irreversibilidade no âmbito da exergia fornece

uma medida quantitativa geral da ineficiência do processo.

,

onde: Sgerada compreende a parcela da entropia gerada de magnitude proporcional às perdas do processo e T0 a temperatura ambiente.


Exergia


Eficiência Exergética

• Fornece uma indicação do grau de perfeição termodinâmica do processo.

• A definição de eficiência exergética deve ser indicativa tanto do ponto de vista termodinâmico como do econômico.

• Deve-se impor um limite para eficiência exergética, tendo em vista o investimento necessário para a realização de melhorias no desempenho do sistema térmico.



• Proposto por Bosnjakovic em 1938, o rendimento exergético:


Efieciência Exergética

• Exemplo do chuveiro elétrico.– Dados: • Potência do chuveiro:• Vazão da água:• Massa específica da água:• Calor específico da água:• Temperatura de entrada no chuveiro:• Temperatura da saída no chuveiro:



• Eficiência energética do chuveiro:



• Eficiência exergética do chuveiro:



• A redução das irreversibilidades ou destruição de exergia implicaria em uma utilização mais racional dos recursos energéticos, além da consequente redução de emissão de efluentes para o meio ambiente (SANTANA, TORRES e GOMES, 2002).



• Alguns métodos para melhorar a utilização dos recursos energéticos:– Co-geração;– Recuperação de potencial;– Recuperação de calor rejeitado.



“Exergia é uma intersecção entre energia, meio ambiente e desenvolvimento sustentável (ROSEN e DINCER, 2001) ”.


Obrigado!Dúvidas?


Bibliografia• GÜNTHER, F., 2006. Disponível em:

<http://www.holon.se/folke/kurs/Distans/Ekofys/fysbas/exergy/exergybasics.shtml>. Acesso em: 05 Junho 2011.

• KOTAS, T. J. The Exergy method of Thermal Plant Analysis. [S.l.]: Butterworths, 1985.

• FÁBREGA, F. D. M. Otimização termoeconômica de sistemas de refrigeração do processo de produção de etileno e propileno. Campinas: BAE - Unicamp, 2010.

• ROSEN, M. A.; DINCER, I. Exergy as the Confluence of Energy, Environment and Sustainable Development. Exergy International Journal, v. I, n. 1, p. 3-13, 2001.

• SANTANA, G. C. S.; TORRES, E. A.; GOMES, R. A. E. S. Estado da arte da análise energética e exergética em sistemas de cogeração para empresas do setor terciário. II Congresso Nacional de Engenharia Mecânica. João Pessoa: [s.n.]. 2002.

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