INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

Unidad Azcapotzalco

Termodinámica 2. 2º formulario.

TRANSFERENCIA DE EXERGÍA POR CALOR, Q.

( ) ( )

T0=Temperatura del entorno T=Temperatura de la fuente térmica Q=Calor transferido

TRANSFERENCIA DE EXERGÍA POR TRABAJO, W.

( )

( )

( ) ( )

La ecuación 2 se utiliza para determinar el trabajo en la frontera del sistema donde: W = trabajo transferido hacia el sistema (por medio de una flecha o trabajo eléctrico) La ecuación 2’ indica que en un dispositivo que involucra trabajo de frontera como un dispositivo cilindro y émbolo, el trabajo realizado para empujar el aire atmosférico durante la expansión debe restarse. W alrededores = trabajo no disponible para propósitos útiles P0= Presión atmosférica V1= Volumen inicial del sistema V2= Volumen final del sistema

TRANSFERENCIA DE EXERGÍA POR MASA, m.

( )

( ) ( )

(

)

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Unidad Azcapotzalco

Dónde Ψ= Exergía de corriente h= Entalpía específica final h0= Entalpia específica inicial T0= Temperatura del entorno s= Entropía específica final

s0= Entropía específica inicial V= Velocidad g= aceleración de la gravedad z= Elevación

Cuando una cantidad de masa (m) entra o sale del sistema, esta es acompañada por una cantidad de exergía Ψ. Como se ve en la ecuación 4, la exergía de un sistema aumenta si la masa que entra al sistema aumenta y cuando la masa sale del sistema, la exergía también lo hace.

El flujo de exergía asociado a una corriente de fluido cuando las propiedades de este son variables puede determinarse a partir de la siguiente ecuación:

∫

∫ ∫

Donde

At = área de la sección transversal del flujo Vn= es la velocidad local normal a dAt

TRANSFERENCIA DE EXERGIA EN UN SISTEMA AISLADO.

Dado que la exergía solo puede destruirse y que un sistema aislado no permite la transferencia de calor, masa o trabajo a través de sus fronteras se tiene la siguiente ecuación:

( )

Cualquier proceso que genere entropía destruye exergía. La exergía destruida es proporcional a la entropía generada:

Para cualquier proceso real la exergía es una cantidad positiva y cero para un proceso reversible.

BALANCE DE EXERGÍA

Forma general:

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Unidad Azcapotzalco

Forma de tasa:

Forma general por unidad de masa:

( )

BALAANCE DE EXERGÍA PARA UN SISTEMA CERRADO

∑( ) ( )

Donde Qk es la transferencia de calor a través de la frontera a la temperatura Tk.

En forma de tasa:

∑( ) [ (

)] (

)

BALANCE DE EXERGÍA EN VOLÚMENES DE CONTROL

( )

∑( ) ( ) ∑

∑

( )

En forma de tasa:

∑( ) [ (

)] ∑

∑

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BALANCE DE EXERGÍA PARA SISTEMAS DE FLUJO ESTACIONARIO

Flujo estacionario:

∑( ) ∑

∑

Corriente única:

∑( ) ( )

Exergía de flujo (ψ):

( ) ( )

( ) (

)

Donde los subíndices 1 y 2 representan los estados de entrada y salida.

TRABAJO REVERSIBLE, W rev

Forma general:

Corriente única:

( ) ∑( ) ( )

Para un dispositivo adiabático:

( )

EFICIENCIA SEGÚN LA SEGUNDA LEY PARA DISPOSITIVOS DE FLUJOESTACIONARIO, II