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BALANCE DE EXERGÍA: VOLÚMENES DE CONTROL

La mayoría de los volúmenes de control encontrados en la práctica, como turbinas, compresores, toberas, difusores, intercambiadores de calor, tuberías y ductos operan en forma estable, por lo tanto no experimentan cambio en sus contenidos de masa, energía, entropía y exergía, así como en sus volúmenes.

Por consiguiente, (dVVC/dt = 0 y dXVC/dt = 0) para tales sistemas.

Entonces la forma de tasa del balance general de exergía, para un proceso de flujo estable se reduce a (Fig. 8-43)

Trabajo reversible, Wrev

Las relaciones de balance de exergía presentadas anteriormente pueden usarse para determinar el trabajo reversible Wrev si se iguala a cero la exergía destruida. En ese caso el trabajo W se vuelve trabajo reversible. Es decir:

Por ejemplo, la potencia reversible para un dispositivo de flujo estable de una sola corriente se determina a partir de la ecuación 8-48

la cual se reduce para un dispositivo adiabático a

Eficiencia de la segunda ley para dispositivos de flujo estable, hII

La eficiencia de la segunda ley de varios dispositivos de flujo estable se puede determinar a partir de su definición general, hII � (Energía recuperada)/(Exergía suministrada). Cuando los cambios en las energías cinética y potencial son insignificantes, la eficiencia de la segunda ley de una turbina adiabática puede determinarse a partir de:

donde sgen = s2 – s1. Para un compresor adiabático con energías cinética y potencial insignificantes, la eficiencia de la segunda ley se vuelve

Para un intercambiador de calor adiabático con dos corrientes de fluido que no se mezclan (Fig. 8-44). Entonces la eficiencia de la segunda ley del intercambiador de calor se vuelve

Entonces la eficiencia de la segunda ley de la cámara de mezclado se vuelve