Balanço de Taxa de Energia para Volumes de Controle em Regime Permanente

Balanço de Taxa de Energia para Volumes de Controle em Regime Permanente

O balanço de energia é estendido para uma forma aplicável a volumes de controle em regime permanente. A formulação de volume de controle é geralmente mais útil em análises de engenharia.

O balanço de energia em forma de taxa para um volume de controle pode ser deduzido facilmente, no qual a formulação do volume de controle para o balanço da taxa de massa é obtida pela transformação da formulação do sistema fechado. Assim como nos desenvolvimentos dos balanços das taxas de energia e entropia para volumes de controle, as deduções são feitas em termos de taxa para um sistema fechado. A mesma se da pela equação:[pic 1]

Em que os somatórios representam a transferência de energia, com massa entrando e saindo do volume de controle, respectivamente.

Em regime permanente, obtemos o balanço de energia permanente em termos de taxa:

[pic 2]

Em que efe denota energia por unidade de massa que atravessa a entrada e efs denota exegia por unidade de massa que atravessa a saída S. Esses termos, conhecidos como energia de fluxo, se houver uma única entrada e uma única saída, indicadas por 1 e 2, o balanço da taxa de energia em regime permanente, são expressos por:

[pic 3]

Em que H e S representam a entalpia e a entropia especificas, respectivamente, na entrada e na saída consideradas. Ho e So representam os respectivos valores dessas propriedades quando avaliadas em |To e Po.

Mesmo energia e exergia terem unidades em comum e a transferência de energia acompanhe a transferência de energia, os conceitos das duas são fundamentalmente diferentes. A energia e a exergia se relacionam, respectivamente, com a primeira e a segunda lei da termodinâmica:

A energia se conserva. Exergia é destruída pelas irreversibilidades.

A energia expressa a transferência de energia por trabalho, calor, fluxo de massa em termos de uma medida comum, relacionada com a disponibilidade, ou seja, o trabalho que está totalmente disponível para o levantamento de um peo, oi de um modo equivalente, como trabalho elétrico.

A magnitude das transferências de energia correspondentes, essas taxas são calculadas pelas equações demonstradas anteriormente, respectivamente. Em regime permanente. A taxa de transferência de energia associada a potência é simplesmente a própria potência. Porem a energia que sai do sistema é inferior a exegia que entra, a diferença entre esses dois valores de exergia é a taxa a qual a exergia é destruída por irreversibilidade, de acordo com a segunda lei.

Portanto, a exergia fornece uma imagem mais nítida de desempenho do que a energia porque a exergia expressa as transferências de energia em uma base comum e considera de modo explicito os efeitos das irreversibilidades por meio do conceito de destruição de exergia.

A exegia é destruída pelas irreversibilidades associadas ao atrito o fluido e pela transferência de calor entre fluxos. As quedas de pressão para os fluxos são indicadoras de irreversibilidade associadas ao atrito. A diferença da temperatura media entre fluxos, é um indicador de irreversibilidades associadas à transferência de calor.