Balance de exergía en sistemas abiertos o volúmenes de control

Las relaciones de balance de exergía para los volúmenes de control difieren de aquellas para los sistemas cerrados en los que se involucra un mecanismo más de transferencia de exergía: el flujo másico a través de las fronteras. Como se mencionó antes, la masa posee exergía así como energía y entropía, y las cantidades de estas tres propiedades extensivas son proporcionales a la cantidad de masa. Tomando nuevamente la dirección positiva de la transferencia de calor hacia el sistema y la dirección positiva de la transferencia de trabajo desde el sistema, las relaciones generales de balance de exergía  pueden expresarse más explícitamente para un volumen de control como

o

También puede expresarse en la forma de tasa como

La relación anterior de balance de exergía puede enunciarse como: la tasa de cambio de la exergía dentro del volumen de control durante un proceso es igual a la tasa neta de transferencia de exergía a través de la frontera del volumen de control por calor, trabajo y flujo másico menos la tasa de destrucción de exergía dentro de la frontera del volumen de control.

Cuando los estados inicial y final del volumen de control están especificados, el cambio de exergía del volumen de control es X2-X1=m2ψ2-m1ψ1.

Balance de exergía para sistemas de flujo estacionario

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 estacionaria, 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, y la cantidad de exergía que entra en un sistema de flujo estacionario en todas las formas (calor, trabajo, transferencia de masa) debe ser igual a la cantidad de exergía que sale más la exergía destruida. Entonces la forma de tasa del balance general de exergía para un proceso de flujo estacionario se reduce a

 Para un dispositivo de flujo estacionario y una sola corriente (una entrada, una salida), la relación anterior se reduce aún más a

donde los subíndices 1 y 2 representan los estados de entrada y salida. ṁ es el flujo másico, y el cambio en la exergía de flujo está dado por la ecuación como

Entre ṁ se obtiene el balance de exergia por unidad de masa

Donde q=Q/ṁ y w=Ẇ/ṁ son la transferencia de calor y el trabajo realizado por unidad de masa del fluido de trabajo, respectivamente.