Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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EXERGÍA: UNA MEDIDA DEL POTENCIAL
Suposiciones 1 Éste es un proceso de flujo estacionario, ya que no hay cambio
con respecto al tiempo en ningún punto, y por lo tanto Δm vc 0, ΔE vc 0,
y ΔS vc 0. 2 No hay interacciones de trabajo. 3 Las energías cinética y potencial
son despreciables, ec ≅ ep ≅ 0.
Análisis Tomamos como sistema la cámara de mezclado (Fig. 8-46). Éste es
un volumen controlado, ya que la masa cruza el límite del sistema durante el
proceso. Observamos que hay dos entradas y una salida.
Bajo las suposiciones y observaciones indicadas, los balances de masa y
energía para este sistema de flujo estacionario se pueden expresar en forma
de tasa como sigue:
Balance de masa:
m ent
m sal
0 (estacionario)
dm sistema / dt 0 m 1 m 2 m 3
Balance de energía:
E ent E sal dE sistema / dt 0
0 (estacionario)
Tasa de transferencia neta de
energía por calor, trabajo y masa
Tasa de cambio en las energías
interna, cinética, potencial, etcétera
Al combinar los balances de masa y energía se obtiene
Q sal m 1h 1 m 2h 2 m 1 m 2h 3
Las propiedades deseadas en los estados especificados se determinan por las
tablas de vapor que serán:
Estado 1:
Estado 2:
Estado 3:
Al sustituir,
lo cual da
E ent
m 1h 1 m 2h 2 m 3h 3 Q sal
P 1
P 2
E sal
donde W 0 ec ep 0
20 psia
T 1 50 °F h 1 h f @ 50 °F 18.07 Btulbm
s 1 s f @ 50 °F 0.03609 Btulbm R
20 psia
T 2 240 ° F h 2 1 162.3 Btulbm
1.7406 Btulbm R
s 2
P 3 20 psia
T 3 130 °C h 3 h f @ 130 °F 97.99 Btulbm
s 3 s f @ 130 °F 0.08174 Btulbm R
180 Btu/min [300 18.07 m 1 162.3 (310 m 2
2) 97.99] Btu/min
m 2
22.7 lbmmin
La salida máxima de potencia (potencia reversible) se determina a partir de la
forma de tasa del balance de exergía aplicado sobre el sistema extendido (sistema
alrededores inmediatos), cuya frontera está a la temperatura ambiente
T 0 ; entonces, al igualar a cero el término de la destrucción de exergía,
X # ent X # sal X # destruida dX sistema >dt 0
S 0 (reversible)
S 0 (estacionario)
⎫ ⎪⎬⎪⎭
⎫
⎪⎪⎪⎬⎪⎪⎪⎭
Tasa de transferencia neta de exergía Tasa de destrucción Tasa de cambio
por calor, trabajo y masa de exergía en exergía
X # ent X # sal
m # 1c 1 m # 2c 2 W # rev,sal X # Q 0
calor m # 3c 3
W # rev,sal m # 1c 1 m # 2c 2 m # 3c 3
Observe que la transferencia de exergía ocasionada por calor es cero cuando
la temperatura en el punto de transferencia es la temperatura ambiente T 0 , y
que las energías cinética y potencial son insignificantes. Por consiguiente,