Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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EXERGÍA: UNA MEDIDA DEL POTENCIAL
disminuir mientras fluye a través de un dispositivo adiabático sin trabajo o
permanecer igual (c 2 c 1 ) en el caso límite de un proceso reversible a pesar
de los posibles cambios en otras propiedades del fluido.
Trabajo reversible, W rev
Las relaciones de balance de exergía presentadas anteriormente pueden usarse
para determinar el trabajo reversible W rev si se iguala a cero la exergía destruida.
En ese caso el trabajo W se vuelve trabajo reversible. Es decir,
General: W W rev cuando X destruida 0 (8-50)
Por ejemplo, la potencia reversible para un dispositivo de flujo estacionario de
una sola corriente se determina a partir de la ecuación 8-48,
Corriente única: W rev m 1 2 1 T 0
Q k kW (8-51)
T k
la cual se reduce para un dispositivo adiabático a
Adiabático, corriente única: W rev m 1 2
(8-52)
Observe que la exergía destruida es cero solamente para un proceso reversible,
por lo que el trabajo reversible representa la salida de trabajo máximo para los
dispositivos productores de trabajo, como las turbinas, y la entrada mínima de
trabajo para dispositivos consumidores de trabajo, como los compresores.
Eficiencia según la segunda ley para dispositivos
de flujo estacionario, h II
La eficiencia según la segunda ley de varios dispositivos de flujo estacionario
se puede determinar a partir de su definición general, h II (Energía
recuperada)/(Exergía gastada). Cuando los cambios en las energías cinética y
potencial son insignificantes, la eficiencia según la segunda ley de una turbina
adiabática puede determinarse a partir de
II,turb
w sal
1 2
h 1 h 2
1 2
w sal
w rev,sal
o II,turb 1
T 0 s gen
1 2
(8-53)
donde s gen s 2 – s 1 . Para un compresor adiabático con energías cinética y
potencial insignificantes, la eficiencia según la segunda ley se vuelve
Flujo
caliente
1
4
T 0
2
3
Flujo
frío
FIGURA 8-44
Un intercambiador de calor con dos
flujos de fluido que no se mezclan.
II,comp
2 1
w ent
2 1
h 2 h 1
w ent,rev
w ent
o II,comp 1
T 0 s gen
h 2 h 1
(8-54)
donde de nuevo s gen s 2 – s 1 . Observe que en el caso de la turbina, el recurso
de exergía que se utiliza es el vapor, y la exergía gastada es simplemente la
disminución en la exergía del vapor. La exergía recuperada es el trabajo del
eje de la turbina. En el caso del compresor, el recurso de exergía es el trabajo
mecánico, y la exergía gastada es el trabajo que consume el compresor. La
exergía recuperada en este caso es el aumento en la exergía del fluido comprimido.
Para un intercambiador de calor adiabático con dos flujos de fluido que
no se mezclan (Fig. 8-44), la exergía suministrada es la disminución en la
exergía del flujo caliente, mientras que la exergía recuperada es el aumento en
la exergía del flujo frío, siempre y cuando éste no se encuentre a una temperatura
inferior a los alrededores. Entonces la eficiencia según la segunda ley del
intercambiador de calor se vuelve