Exergia AUADA 3

Instituto de Ciências Exatas e Tecnológicas
AUADA
TERMODINÂMICA APLICADA
AULA 3
1 – Balanço da Taxa de Exergia para Volumes de Controle em Regime Permanente
A fórmula para o balanço da taxa de exergia para volumes de controle em regime permanente foi desenvolvida de modo similar ao do balanço de entropia, que foi estudado anteriormente. Sendo assim, leva-se em consideração a exergia que acompanha o fluxo de massa na entrada e na saída. Portanto tem-se:

Como no regime permanente as propriedades não podem variar no intervalo de tempo e , logo:

Ou

Onde:

Os termos de fluxo que sai.

referem-se à exergia específica de fluxo que entra e exergia específica

Utilizando-se a fórmula para o balanço da taxa de exergia para volumes de controle em regime permanente para a condição de uma única entrada (ponto 1) e uma única saída (ponto 2) tem-se: A exergia específica de fluxo é dada por:

A variação de exergia específica de fluxo é dada por:

O desenho abaixo ilustra a comparação da análise da energia para um volume de controle
(a) e a análise da exergia para um volume de controle (b).

Percebe-se que o balanço da figura (b) só será fechado se for levado em conta à destruição da exergia.
Exemplo 1
Vapor d’água superaquecido entra em uma válvula a 500 lbf/in 2 (3,4 MPa) e 500 ºF (260 ºC) e sai a uma pressão de 80 lbf/in2 (551,6 kPa). A expansão é um processo de estrangulamento.
Determine a destruição de exergia por unidade de massa, em Btu/lbm.
Considere T0 = 77ºF (25,0 ºC ou 537 ºR), p0 = 1 atm.

Da 1ª Lei da termodinâmica para um volume de controle em regime permanente tem-se:

Sabe-se que a energia cinética e potencial são desprezadas e que a válvula de estrangulamento não troca calor e nem realiza trabalho, logo:

Utilizando-se a fórmula para o balanço da taxa de exergia para volumes de controle em regime permanente para a condição de uma única entrada (ponto 1) e uma única saída (ponto 2) tem-se: A válvula de estrangulamento não troca calor e nem realiza trabalho,