Ciclo de carnot termodinamica
Páginas: 21 (5041 palabras)
Publicado: 28 de marzo de 2012
CICLO DE CARNOT
1.- Objetivos
* Objetivo General
* Análisis teórico practico del ciclo de carnot
* Objetivos Específicos
* Determinar los flujos de calor en el evaporador y condensador
* Determinar la eficiencia y capacidad del refrigerador
3.- Procedimiento
2.- Fundamento teórico
La refrigeración es muy conocida por su aplicación en los equipos de aire acondicionadopara edificios y para la producción, transportación y preservación de alimentos y bebidas. También tiene grandes aplicaciones en la industria como la producción de hielo y la des humidificación de gases. Algunas aplicaciones importantes dentro de la Petroquímica incluyen la purificación de aceite lubricante, reacciones a bajas temperaturas, separación de hidrocarburos volátiles, entre otros. Y porsupuesto una de las aplicaciones comerciales más importantes es la licuefacción de gases.
El ciclo de refrigeración o también llamado ciclo de Carnot Inverso es considerado como el estándar de comparación dentro de los ciclos de refrigeración existentes, dado que por ser ideal da el rendimiento máximo posible por un proceso cíclico. Este será el patrón de comparación al evaluar eficiencia yoperación de todos aquellos ciclos mecánicos reales que transforman el calor o energía internas en trabajo mecánico.
1) Una evaporación isobárica e isotérmica de 1 a 2 a una temperatura T2 donde se suministra al fluido una cantidad de calor Q.
2) Una comprensión isoentrópica o adiabática donde el refrigerante pasa de una temperatura T2 a una T3 (donde T3 > T2) al realizar un trabajo sobre elgas.
3) Una condensación isobárica e isotérmico de 3 a 4 a una temperatura T4 , al ceder una cantidad de calor Q al receptor.
4) Una expansión isoentrópica o adiabática donde el fluido pasa de una temperatura T4 hasta la inicial T1 (donde T4 >T1).
El refrigerador de Carnot
El ciclo de refrigeración es conocido también como el ciclo inverso de Carnot, en el cual el calor se transfieredesde un nivel a baja temperatura hasta otro a una temperatura superior, lo cual considerando la segunda ley de la termodinámica no es posible, a menos que se emplee energía externa. Cabe mencionar que la segunda Ley de la Termodinámica establece que la dirección de la transferencia de calor entre dos cuerpos es siempre del cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura y nunca en la direccióncontraria. La máquina térmica ideal, que opera según el ciclo de Carnot, consiste en dos procesos isotérmicos, en los que el calor |QF| se absorbe a la temperatura inferior T2 y el calor |QC| se rechaza a una temperatura superior T4, complementando el ciclo con dos procesos adiabáticos. El ciclo requiere de la adición de trabajo neto |W| al sistema. Como ∆U para el fluido de trabajo es cero, laprimera ley se escribe:
| W | = | QC | - | QE | (1)
Donde: W es el trabajo suministrado por el compresor.
QC es el calor cedido en el condensador al refrigerante
QE es el calor absorbido en el evaporador por el refrigerante
El comportamiento de un refrigerador puede ser medido mediante el coeficiente de rendimiento (w), éste se define como:
w=calor absorbido a baja temperaturatrabajoneto
w=QEW (2)
El calor absorbido en el evaporador, con base en la unidad de masa del fluido, está dado por:
QE=∆H=H2-H1
En forma semejante, el calor rechazado en el condensador es:
QC=∆H=H3-H4
De la ecuación (1)
W=H3-H4-(H2-H1)
Por lo que la ecuación (2) para el coeficiente de rendimiento resulta:
w=H2-H1H3-H4-(H2-H1)
La absorción de calor a temperaturaconstante está dada por la evaporación de un líquido a presión constante; de igual manera, la condensación de vapor después de la compresión hasta una presión superior, sirve para rechazar calor a temperatura constante. El líquido obtenido de la condensación se regresa a su estado original mediante un proceso de expansión, el cual puede realizarse en una turbina y de la cual se obtiene trabajo. Cuando...
1.- Objetivos
* Objetivo General
* Análisis teórico practico del ciclo de carnot
* Objetivos Específicos
* Determinar los flujos de calor en el evaporador y condensador
* Determinar la eficiencia y capacidad del refrigerador
3.- Procedimiento
2.- Fundamento teórico
La refrigeración es muy conocida por su aplicación en los equipos de aire acondicionadopara edificios y para la producción, transportación y preservación de alimentos y bebidas. También tiene grandes aplicaciones en la industria como la producción de hielo y la des humidificación de gases. Algunas aplicaciones importantes dentro de la Petroquímica incluyen la purificación de aceite lubricante, reacciones a bajas temperaturas, separación de hidrocarburos volátiles, entre otros. Y porsupuesto una de las aplicaciones comerciales más importantes es la licuefacción de gases.
El ciclo de refrigeración o también llamado ciclo de Carnot Inverso es considerado como el estándar de comparación dentro de los ciclos de refrigeración existentes, dado que por ser ideal da el rendimiento máximo posible por un proceso cíclico. Este será el patrón de comparación al evaluar eficiencia yoperación de todos aquellos ciclos mecánicos reales que transforman el calor o energía internas en trabajo mecánico.
1) Una evaporación isobárica e isotérmica de 1 a 2 a una temperatura T2 donde se suministra al fluido una cantidad de calor Q.
2) Una comprensión isoentrópica o adiabática donde el refrigerante pasa de una temperatura T2 a una T3 (donde T3 > T2) al realizar un trabajo sobre elgas.
3) Una condensación isobárica e isotérmico de 3 a 4 a una temperatura T4 , al ceder una cantidad de calor Q al receptor.
4) Una expansión isoentrópica o adiabática donde el fluido pasa de una temperatura T4 hasta la inicial T1 (donde T4 >T1).
El refrigerador de Carnot
El ciclo de refrigeración es conocido también como el ciclo inverso de Carnot, en el cual el calor se transfieredesde un nivel a baja temperatura hasta otro a una temperatura superior, lo cual considerando la segunda ley de la termodinámica no es posible, a menos que se emplee energía externa. Cabe mencionar que la segunda Ley de la Termodinámica establece que la dirección de la transferencia de calor entre dos cuerpos es siempre del cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura y nunca en la direccióncontraria. La máquina térmica ideal, que opera según el ciclo de Carnot, consiste en dos procesos isotérmicos, en los que el calor |QF| se absorbe a la temperatura inferior T2 y el calor |QC| se rechaza a una temperatura superior T4, complementando el ciclo con dos procesos adiabáticos. El ciclo requiere de la adición de trabajo neto |W| al sistema. Como ∆U para el fluido de trabajo es cero, laprimera ley se escribe:
| W | = | QC | - | QE | (1)
Donde: W es el trabajo suministrado por el compresor.
QC es el calor cedido en el condensador al refrigerante
QE es el calor absorbido en el evaporador por el refrigerante
El comportamiento de un refrigerador puede ser medido mediante el coeficiente de rendimiento (w), éste se define como:
w=calor absorbido a baja temperaturatrabajoneto
w=QEW (2)
El calor absorbido en el evaporador, con base en la unidad de masa del fluido, está dado por:
QE=∆H=H2-H1
En forma semejante, el calor rechazado en el condensador es:
QC=∆H=H3-H4
De la ecuación (1)
W=H3-H4-(H2-H1)
Por lo que la ecuación (2) para el coeficiente de rendimiento resulta:
w=H2-H1H3-H4-(H2-H1)
La absorción de calor a temperaturaconstante está dada por la evaporación de un líquido a presión constante; de igual manera, la condensación de vapor después de la compresión hasta una presión superior, sirve para rechazar calor a temperatura constante. El líquido obtenido de la condensación se regresa a su estado original mediante un proceso de expansión, el cual puede realizarse en una turbina y de la cual se obtiene trabajo. Cuando...
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