An

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Análisis de Exergía

• Alejandra Álvarez del Castillo
• Mauricio Escalante Soberanis
• Hugo Cortina Marrero

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Contenido

• 1. Introducción.
• 2. Sistema sin flujos.
• 3. Sistemas con flujos.
• 4. Análisis generalizado de exergía.
• 5. Aplicación Sistemas y procesos de
  acondicionamiento de aire.

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Introducción

• Análisis de exergía Emplear primera ley y
  segunda ley para el análisis de exergía y la
  generación de entropía en el caso irreversible.
• Análisis de procesos de transferencia de calor,
  transferencia de trabajo, y transferencia de
  masa, donde se puede alcanzar equilibrio térmico,
  mecánico y químico.

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Sistemas sin flujos

• Sistema mezcla de sustancias N1, N2,,Nn moles
  de n constituyentes.
• Estado inicial del sistema T, P y n potenciales
  químicos
• Estado del medio ambiente T0, P0 y n potenciales
  químicos

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Máximo trabajo útil que se puede producir cuando
el Sistema y el Medio Ambiente alcancen el mutuo
equilibrio?
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Ecuaciones
(Primera Ley de la Termodinámica)
(Segunda Ley de la Termodinámica)
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Trabajo total ( ) Trabajo sobre el medio
ambiente (P0dV/dt) Trabajo útil ( ).
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• Definamos dos estados finales
• Estado muerto restringido Equilibrio térmico y
  mecánico.

2. Estado muerto Equilibrio térmico, mecánico y
químico.
Comparando
Exergía Química Sin Flujo
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Sistemas con Flujos
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(Primera Ley de la Termodinámica)
(Segunda Ley de la Termodinámica)
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Donde Fracción molal del
constituyente i-ésimo en la mezcla de
entrada.
Exergía cuando se alcanza el estado muerto
restringido
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• Análisis Generalizado de Exergía

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Trabajo realizado por el sistema en cada instante
El máximo trabajo extraíble en cada instante
exergía asociada a interacción del sistema con el
reservorio
exergía asociada a interacción del sistema con
los reservorios
exergía asociada al paso del flujo por el sistema
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Relación entre las exergías física, química y
total, sin flujos
Relación entre las exergías física, química y
total, con flujos
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Nombres, símbolos y definiciones de exergías
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Acondicionamiento de aire

• Fluido de trabajo aire atmosférico aire seco
  (a) y vapor de agua (v).
• Objetivo Llevar mezcla de aire húmedo a
  temperatura y composición diferente del aire
  atmosférico.
• Aire húmedo (gas ideal) Aire seco (gas ideal)
  Vapor de agua (gas ideal)

Aire seco Ra 0.287 kJ/kg K cp,a 1.003 kJ/kg
K Ma 28.97 kg/kmol
Vapor de agua Rv 0.461 kJ/kg K cp,v 1.872
kJ/kg K Mv 18.015 kg/kmol
T 300K
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Estado de mezcla de aire seco y vapor de agua
Alternativas para describir composición del aire
húmedo

• Humedad específica o razón de humedad

• Razón de fracciones molales

Relaciones
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• Humedad Relativa

Definiendo
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Exergía de flujo total de aire húmedo
La exergía de flujo total por mol de la mezcla de
aire húmedo
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Si se usa los términos w y wo y para describir
la composición de la mezcla actual y del estado
muerto, y además se reporta la exergía de flujo
total por kilogramo de aire húmedo, se tiene
La exergía de flujo total de la corriente o aire
húmedo puede escribirse suponiendo
y w 0, como
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La exergía del flujo total del agua liquida.
Para el agua liquida se tiene
poniendo el resultado en unidad de masa
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si hacemos que
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Proceso de refrigeración por evaporación
Consideremos como ejemplo un sistema de flujo
constante, el cual funciona en bajar la
temperatura de una corriente del aire seco
mezclándola con un chorrito del agua. El ultimo
se evapora y se convierte en parte de la mezcla
húmeda del aire que sale del compartimiento
adiabático.
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La conservación del agua en el estado constante
1. cuanta agua es necesaria para disminuir la
temperatura de la mezcla saliente a T2 ?
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Cociente de la humedad necesaria en la
temperatura de salida
2. Cuánta exergía es destruida durante el
proceso de refrigeración evaporativo?
La eficiencia del proceso de refrigeración
evaporativo es
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GRACIAS POR SU ATENCION