Ciclos de vapor
Páginas: 6 (1431 palabras)
Publicado: 3 de marzo de 2011
Ciclos De Vapor
Usan como fluido intermediario al vapor, que recorre un ciclo completo en el cual se vaporiza, se condensa, absorbe calor, cede calor, se expande, se comprime. El fluido va pasando por diversos elementos de la instalación: caldera, sobrecalentador, cilindro o turbina, condensador, bomba de alimentación, economizador, elementos que pueden repetirse o agruparse convenientementepara asegurar un mejor funcionamiento y elevar el rendimiento.
Ciclo De Carnot
Es el ciclo más sencillo que se puede idear y es el que máximo rendimiento otorga. Trabaja entre 2 fuentes a temperaturas T1 y T2. Supongamos que se realiza el mismo efectuándose todas las transformaciones dentro de la zona heterogénea del diagrama P-V o del diagrama T-S. Su representación será como se indica acontinuación:
La representación en un diagrama P-V fuera de la zona heterogénea será:
El ciclo debe ser reversible dado que la máquina térmica es reversible. Como la máquina térmica debe recibir calor de la fuente caliente, a fin de que dicha transferencia se realice en forma reversible durante el proceso en que recibe la cantidad de calor Q1, el fluido intermediario debe encontrarse a la mismatemperatura T1 a que se encuentra la fuente que lo cede, dado que una trasferencia de calor solo será reversible si el que cede calor y el que recibe calor están a la misma temperatura. En consecuencia, todo ciclo reversible de una máquina térmica que intercambia calor con dos fuentes debe tener entre las transformaciones que lo integran una transformación isotérmica realizada a la temperatura dela fuente caliente.
Con un razonamiento similar se llega a la conclusión de que en el ciclo reversible debe existir también una transformación isotérmica a la temperatura de la fuente fría T2, para que sea reversible el proceso de entrega de calor a dicha fuente.
Del análisis anterior podemos concluir que todo ciclo reversible, para una máquina térmica que intercambia calor con 2 fuentes detemperaturas T1 y T2 debe contar entre las transformaciones que lo componen con una transformación isotérmica a la temperatura T1, en la que el fluido intermediario recibe el calor Q1 de la fuente caliente y una transformación isotérmica a la temperatura T2, durante la cual intercambia calor Q2 con la fuente fría. Estas 2 tranformacione son imprescindibles, pues de lo contrario no habrá posibilidadde describir un ciclo reversible.
La manera más sencilla de completar el ciclo, dado que el fluido debe encontrarse en una parte del mismo a la temperatura T1 y en otra parte a la temperatura T2, es mediante 2 transformaciones adiabáticas reversibles, en una de las cuales el fluido pasa de la temperatura T1 a T2 y en la otra el fluido vuelve de la T2 a la T1.
Así entonces, se concibe el Ciclo deCARNOT que estará constituido por 2 isotérmicas reversibles, una a la temperatura de la fuente caliente T1 y la otra a la temperatura de la fuente fría T2 y 2 adiabáticas reversibles.
El esquema de la instalación será de la siguiente manera:
El rendimiento del ciclo será:
η carnot = ( Q1-Q2 ) / Q1
La cantidad de calor Q1 intercambiada en la isotérmica T1 será:
Q1 = Rp * T1 * ln v2/v1
El valor absoluto del calor Q2 intercambiado en la isotérmica T2 será
Q2 = Rp * T2 * ln v2/v1
Operando y reemplazando, quedará finalmente el rendimiento del Ciclo de CARNOT para un gas perfecto:
η carnot = 1 - T2/T1
Dificultades en la concreción del Ciclo de CARNOT
*Condensación parcial (TRANSFORMACIÓN C-D): es difícil lograr una condensación parcial, es más fácillograr una condensación total del fluido, es decir que el punto D se encuentre sobre la línea de líquido y no dentro de la zona heterogénea.
*Es inconveniente para el cilindro o la turbina trabajar con vapor húmedo (punto C), ya que el vapor al expandirse entra en la turbina con un título bajo (golpeteo, erosión, vibraciones, inconvenientes mecánicos). Lo mejor sería que el punto C se encuentre...
Usan como fluido intermediario al vapor, que recorre un ciclo completo en el cual se vaporiza, se condensa, absorbe calor, cede calor, se expande, se comprime. El fluido va pasando por diversos elementos de la instalación: caldera, sobrecalentador, cilindro o turbina, condensador, bomba de alimentación, economizador, elementos que pueden repetirse o agruparse convenientementepara asegurar un mejor funcionamiento y elevar el rendimiento.
Ciclo De Carnot
Es el ciclo más sencillo que se puede idear y es el que máximo rendimiento otorga. Trabaja entre 2 fuentes a temperaturas T1 y T2. Supongamos que se realiza el mismo efectuándose todas las transformaciones dentro de la zona heterogénea del diagrama P-V o del diagrama T-S. Su representación será como se indica acontinuación:
La representación en un diagrama P-V fuera de la zona heterogénea será:
El ciclo debe ser reversible dado que la máquina térmica es reversible. Como la máquina térmica debe recibir calor de la fuente caliente, a fin de que dicha transferencia se realice en forma reversible durante el proceso en que recibe la cantidad de calor Q1, el fluido intermediario debe encontrarse a la mismatemperatura T1 a que se encuentra la fuente que lo cede, dado que una trasferencia de calor solo será reversible si el que cede calor y el que recibe calor están a la misma temperatura. En consecuencia, todo ciclo reversible de una máquina térmica que intercambia calor con dos fuentes debe tener entre las transformaciones que lo integran una transformación isotérmica realizada a la temperatura dela fuente caliente.
Con un razonamiento similar se llega a la conclusión de que en el ciclo reversible debe existir también una transformación isotérmica a la temperatura de la fuente fría T2, para que sea reversible el proceso de entrega de calor a dicha fuente.
Del análisis anterior podemos concluir que todo ciclo reversible, para una máquina térmica que intercambia calor con 2 fuentes detemperaturas T1 y T2 debe contar entre las transformaciones que lo componen con una transformación isotérmica a la temperatura T1, en la que el fluido intermediario recibe el calor Q1 de la fuente caliente y una transformación isotérmica a la temperatura T2, durante la cual intercambia calor Q2 con la fuente fría. Estas 2 tranformacione son imprescindibles, pues de lo contrario no habrá posibilidadde describir un ciclo reversible.
La manera más sencilla de completar el ciclo, dado que el fluido debe encontrarse en una parte del mismo a la temperatura T1 y en otra parte a la temperatura T2, es mediante 2 transformaciones adiabáticas reversibles, en una de las cuales el fluido pasa de la temperatura T1 a T2 y en la otra el fluido vuelve de la T2 a la T1.
Así entonces, se concibe el Ciclo deCARNOT que estará constituido por 2 isotérmicas reversibles, una a la temperatura de la fuente caliente T1 y la otra a la temperatura de la fuente fría T2 y 2 adiabáticas reversibles.
El esquema de la instalación será de la siguiente manera:
El rendimiento del ciclo será:
η carnot = ( Q1-Q2 ) / Q1
La cantidad de calor Q1 intercambiada en la isotérmica T1 será:
Q1 = Rp * T1 * ln v2/v1
El valor absoluto del calor Q2 intercambiado en la isotérmica T2 será
Q2 = Rp * T2 * ln v2/v1
Operando y reemplazando, quedará finalmente el rendimiento del Ciclo de CARNOT para un gas perfecto:
η carnot = 1 - T2/T1
Dificultades en la concreción del Ciclo de CARNOT
*Condensación parcial (TRANSFORMACIÓN C-D): es difícil lograr una condensación parcial, es más fácillograr una condensación total del fluido, es decir que el punto D se encuentre sobre la línea de líquido y no dentro de la zona heterogénea.
*Es inconveniente para el cilindro o la turbina trabajar con vapor húmedo (punto C), ya que el vapor al expandirse entra en la turbina con un título bajo (golpeteo, erosión, vibraciones, inconvenientes mecánicos). Lo mejor sería que el punto C se encuentre...
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