Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CAPÍTULO 8
X destruida •
(8-34)
Esta relación sirve como un criterio alternativo para determinar si un proceso
es reversible, irreversible o imposible.
8-7 ■ BALANCE DE EXERGÍA:
SISTEMAS CERRADOS
7 0Proceso irreversible
0Proceso reversible
6 0Proceso imposible
La naturaleza de la exergía es opuesta a la de la entropía, en la cual la exergía
puede destruirse pero no puede crearse. Por consiguiente, el cambio de exergía
de un sistema durante un proceso es menor que la transferencia de exergía
por una cantidad igual a exergía destruida dentro de las fronteras del sistema
durante el proceso. Entonces el principio de disminución de exergía puede
expresarse como (Fig. 8-32)
o
Exergía Exergía Exergía Cambio en
° total que¢ ° total que¢ ° total ¢ ° la exergía total¢
entra sale destruida del sistema
(8-35)
X ent X sal X destruida ¢ X sistema
Esta relación se conoce como el balance de exergía y puede definirse como:
el cambio de exergía de un sistema durante un proceso es igual a la diferencia
entre la transferencia neta de exergía a través de la frontera del sistema y
la exergía destruida dentro de las fronteras del sistema como resultado de las
irreversibilidades.
Anteriormente se mencionó que la exergía puede transferirse hacia o desde
un sistema por transferencia de calor, trabajo y masa. Entonces el balance
de exergía para cualquier sistema que experimenta cualquier proceso puede
expresarse más explícitamente como
General: X ent X sal X destruida ¢X sistema 1kJ2
(8-36)
⎫ ⎪⎬⎪⎭
⎫
⎪⎬⎪⎭
⎫
⎪⎬⎪⎭
⎫ ⎪⎬⎪⎭
⎫
⎪⎬⎪⎭
⎫
⎪⎬⎪⎭
Transferencia neta de exergía Destrucción Cambio
por calor, trabajo y masa de exergía en exergía
o en forma de tasa como
General, forma de tasa: X # ent X # sal X # destruida dX sistema >dt 1kW2 (8-37)
Tasa de transferencia Tasa de Tasa de cambio
neta de exergía por calor, destrucción en exergía
trabajo y masa
de exergía
donde las tasas de transferencia de exergía por calor, trabajo y masa se expresan
como X . calor (1 T 0 /T )Q . , X . trabajo W . útil y X . masa ṁc, respectivamente.
El balance de exergía también puede expresarse por unidad de masa como
X ent
Sistema
X sal
Masa
Calor
Trabajo
ΔX sistema
X destruida
Masa
Calor
Trabajo
FIGURA 8-32
Mecanismos de transferencia de exergía.
General, por unidad de masa: 1x ent x sal 2 x destruida ¢x sistema 1kJ>kg2 (8-38)
donde todas las cantidades se expresan por unidad de masa del sistema. Observe
que para un proceso reversible, el término de destrucción de exergía X destruida
desaparece de todas las relaciones anteriores. Asimismo, normalmente es más
conveniente encontrar primero la generación de entropía S gen y después evaluar
la exergía destruida directamente de la ecuación 8-33; es decir,
X destruida T 0 S gen oX # destruida T 0 S # gen
(8-39)
Cuando las condiciones ambientales P 0 y T 0 , así como los estados inicial y
final del sistema están especificados, el cambio de exergía del sistema de