Ciclo Stirling y ciclo Ericsson

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
UNIDAD PROFESIONAL TICOMÁN




Termodinámica y principios de transferencia de calor




Ciclo Stirling y ciclo Ericsson







Fecha de entrega: 19/11/2013







Pérez Catalán Raúl Octavio



Introducción
Los Ciclos Stirling y Ericsson difieren del ciclo de Carnot en que losprocesos isotrópicos son reemplazados por procesos de regeneración.
La condición para que el proceso de regeneración sea posibles es la diferencia de temperatura entre el fluido de trabajo y la fuente o sumidero de energía térmica que nunca debe exceder una cantidad diferencial de temperatura, dT durante cualquier proceso de transferencia de calor.
La definición de un proceso de regeneración es lasiguiente:
Proceso durante el cual se transfiere calor a un dispositivo, llamado Regenerador, durante una parte del ciclo y se transfiere de nuevo al fluido de trabajo durante otra parte del ciclo.
Podemos observarlo en el diagrama PV de ambos ciclos.

Ciclo Stirling CicloEricsson
Ciclo Stirling.
En 1816 el reverendo Escocés Robert Stirling patentó un motor que funcionaba con aire caliente.
La patente de este motor era el glamuroso final de una serie de intentos de simplificar las máquinas a vapor. 
Stirling consideraba demasiado complicado calentar agua en una caldera, producir vapor, expansionarlo en un motor, condensarlo y mediante una bomba introducir denuevo el agua en la caldera. Otro impulso para desarrollar un nuevo sistema fueron los accidentes fatales causados frecuentemente por las máquinas a vapor, ya que aún no se había inventado el acero y las calderas explotaban con facilidad.
El motor de Stirling realizaba los mismos procesos de calentamiento y enfriamiento de un gas, pero todo dentro del motor y el gas era aire en vez de vapor de agua,por lo que el motor no necesitaba caldera. Un tipo de motor bastante común en su época, sobre todo para pequeñas máquinas de uso doméstico tales como ventiladores, bombas de agua etc.., su potencia especifica no era muy elevada pero su sencillez y silencio eran magníficos..


Ejecución del ciclo Stirling
1-2 Expansión a T = constante (adición de calor de una fuente externa). Se añade calor algas a TH de una fuente a TH. El gas se expande isotérmicamente (el embolo de la izquierda se mueve hacia afuera), efectúa trabajo y la presión del gas disminuye.


2-3 Pregeneración a v = constante (transferencia de calor interna del fluido de trabajo al regenerador). Los dos émbolos se mueven hacia la derecha a la misma velocidad (volumen constante), el gas es empujado hacia la cámaraderecha. Cuando el gas pasa por el regenerador se transfiere calor al regenerador y el gas disminuye temperatura de TH a TL (diferencia de temperatura entre el gas y regenerador no debe ser mayor de dT). Temperatura del Regenerador del lado izquierdo es TH y la temperatura del fluido del lado derecho es TL

3-4 Compresión a T = constante (rechazo de calor en un sumidero externo). El émbolo de laderecha se mueve hacia adentro y comprime el gas. Transferencia de calor del gas al sumidero a TL, mientras aumenta la presión.

4-1 Regeneración a v = constante (transferencia de calor interna de un regenerador de nuevo al fluido de trabajo). Los dos émbolos se mueven hacia la izquierda a velocidad constante para mantener el volumen constante y empujan el gas hacia la cámara izquierda. La temperaturadel gas aumenta de TL a TH al pasar por el regenerador y toma la energía térmica almacenada anteriormente en el proceso 2-3 y se da por completo el ciclo.


(Diagramas TS y PV del ciclo Stirling)

Características.
a) Sistema de cilindro con dos émbolos a los lados y un regenerador en medio.
b) El regenerador es un tapón poroso con alta masa térmica...