Máquina Térmica

Pràctiques de Termodinàmica i transferencia de calor: P2 MÀQUINA TÈRMICA

Noms i cognoms dels membres del subgrup que realitzen la pràctica |
Jordi Alaró Tarrats |
Xavi Rodon Mas |
Andrea Moya Padilla |
Joan Vilanova Pérez |

Codi subgrup de practiques:
T | T | C | P | 2 | M | 1 | 2 | | 2 | 9 | 0 | 4 | 1 | 1 |
Per exemple : TTCP1M53A130311 indica que el 13 de març de 2011el subgrup A del grup M53
de pràctiques ha realitzat la pràctica P1 de l’assignatura TTC.

PRÀCTICA 2: MÀQUINA TÈRMICA

a. Complete la tabla de propiedades de los estados iniciales y finales de cada o de los procesos que componen el ciclo. Para estimar el volumen, desprecie el volumen de aire contenido en los tubos conectores.
b. Represente los datos experimentales obtenidos parael ciclo en un diagrama p-V. Identifique cada uno de los estados A,B,C y D en el diagrama. Ponga flechas en ele diagrama para mostrar la dirección de los procesos

1. CICLO 1 (Masa añadida: 200g)

Estado | A | B | C | D |
Presión [kPa] | 99,9 | 101 | 102 | 100 |
Temperatura [K] | 275 | 275 | 332 | 331 |
Volumen [m3] | 0,0001846 | 0,00018215 | 0,0002054 | 0,0002058 |V=(D2)2·π·X+Vcam D=0,0325 m Vcam.=178·10-6m3
XA=0,008 m
XB=0,005 m
XC=0,033 m
XD=0,034 m

2. CICLO 2 (Masa añadida: 100g)

Estado | A | B | C | D |
Presión [kPa] | 99,9 | 101 | 101 | 100 |
Temperatura [K] | 276 | 276 | 325 | 325 |
Volumen [m3] | 2,00E-04 | 1,96E-04 | 2,26E-04 | 2,29E-04 |

V=(D2)2·π·X D=0,0325 m
XA=0,026 m
XB=0,022 m
XC=0,058 m
XD=0,061 m3. Ciclo 3. (Masa añadida=200g; menor diferencia de temperaturas)

Estado | A | B | C | D |
Presión [kPa] | 99,9 | 102 | 102 | 100 |
Temperatura [K] | 277 | 277 | 289 | 289 |
Volumen [m3] | 1,99E-04 | 1,95E-04 | 2,02E-04 | 2,07E-04 |

c. Identifique el tipo (por ejemplo, isotérmico, etc.) al que corresponde cada uno de los procesos realizados en el ciclo.Escriba también la acción desarrollada para llevar a cabo el proceso (por ejemplo, agregar masa de 200 g, etc.).

Proceso | Tipo | Acción desarrollada |
A – B | Isotérmico | Añadir peso |
B – C | Isobárico | Cambio temperatura frío a caliente |
C – D | Isotérmico | Quitar peso |
D - E | Isobárico | Cambio temperatura caliente a frío |

d. Identifique los dos procesos en los quese suministra calor al gas.

Se suministra calor en B-C y C-D

e. Calcule el rendimiento ideal (máximo) para una máquina térmica operando entre las dos temperaturas experimentales usando la ecuación 1.

ŋT=1-TfTc= 0,1674 =16,74%
f. Calcule Qe, el calor suministrado al gas desde el foco caliente. Para esto deberá sumar el calor suministradoal gas en los procesos identificados en el punto d.

m=PV/R’T=101000·1,8·10-4/286,9·275=2,304·10-4





(B-C) P=cnt

Q=m cp ∆T=2,304·10-4·1004·331,5-275=13,07 J
On:
cp=1004 JKg K

(C-D) T=cnt

∆U=Q-W ∆U=0 (T=cnt.)
Q=W
Q=m·R'·T·lnVfVi=2,304·10-4·286,9·331,5·ln2,0583·10-42,054·10-4=0,043 J
Qe=QB-C+QC-D= 13,114

g.Calcule el trabajo mecánico producido por el gas tanto analítica (balances de energía para cada uno de los procesos) como gráficamente (área dentro de la curva en el diagrama p-V). Si los valores obtenidos difieren entre ellos, justificar esta diferencia.


| W(J) |
A-B | -0,23 |
B-C | 2,36 |
C-D | 0,043 |
D-A | -2,12 |
Total: | 0.053 |

B-C y D-A A-B y C-DW=p(Vf-Vi) W=m·R'·T·lnVfVi

Trabajo calculado gráficamente.



Area=W=h·b=(101000-99900)·(2,058-1,846)·10-4= 0,02343


h. Calcule el rendimiento real de la máquina térmica usando la ecuación 2. Compare el rendimiento real con el rendimiento obtenido en el punto e. Justifique la diferencia de valores obtenida.

ŋ=WQe=0,05313,11=0,0040~0,4%
El...