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Páginas: 33 (8229 palabras)
Publicado: 26 de abril de 2013
Tema 4. Ciclos termodinámicos
73
TEMA 4. CICLOS TERMODINAMICOS
75
4.1.
Definición y clasificaciones.
75
4.2
Ciclos directos para sistemas abiertos con fluido condensable
4.2.1.
Ciclo de Carnot
4.2.2.
Ciclo de Rankine simple
4.2.3.
Ciclo de Rankine con recalentamiento
4.2.4.
Ciclo de Rankine con recalentamiento intermedio
4.2.5.
Ciclo de Rankine con regeneración76
76
77
77
78
79
4.3
Ciclos directos para sistemas abiertos con fluido no condensable
4.3.1.
Ciclo Brayton simple
4.3.2.
Ciclo Brayton con recalentamiento y enfriamiento intermedio
4.3.3.
Ciclo Brayton con regeneración
81
81
83
84
4.4
Ciclos directos para sistemas cerrados
4.4.1.
Ciclo Otto o de combustión a volumen constante
4.4.2.
Ciclo Diesel o de combustión apresión constante
4.4.3.
Ciclo mixto o de presión limitada
4.4.4.
Ciclo Stirling
4.4.5.
Ciclo Ericsson
4.4.6.
Presión media indicada
85
85
86
88
89
90
91
4.5
Ciclos inversos
4.5.1.
Ciclo de Carnot inverso
4.5.2.
Ciclo de compresión de vapor teórico
4.5.3.
Ciclo de compresión de vapor real
4.5.4.
Ciclo de compresión de vapor múltiple
4.5.5.
Ciclo inverso de aire estándar4.5.6.
Otros ciclos de sistemas de refrigeración y licuefacción
91
92
93
94
95
96
96
Bibliografía
96
Cuestiones
97
73
74
74
Tema 4. Ciclos termodinámicos
Tema 4. Ciclos termodinámicos
75
TEMA 4. CICLOS TERMODINAMICOS
4.1.
Definición y clasificaciones.
Los ciclos termodinámicos son la aplicación más técnica de la termodinámica, ya
que reproducenel comportamiento cíclico del fluido de trabajo de una máquina térmica
durante el funcionamiento de ésta. En los apartados siguientes se estudiarán los ciclos
termodinámicos más característicos por su carácter didáctico, por sus especiales
propiedades o por su aplicabilidad a máquinas térmicas de utilización en la industria o
en el transporte.
Es necesario indicar que los ciclostermodinámicos constituyen una referencia
teórica, que a menudo no se corresponde con exactitud con la evolución real de un
fluido en el interior de una máquina térmica, debido a muchas razones como son: las
irreversibilidades de los procesos, las pérdidas de calor, las fugas másicas, las pérdidas
de carga en los conductos, la heterogeneidad de los fluidos circulantes, y debido
igualmente a otrosfenómenos de compleja simulación. En este sentido puede afirmarse
que los ciclos termodinámicos son los modelos matemáticos más sencillos, dentro del
amplio espectro de modelos que pretenden simular el comportamiento de las máquinas
térmicas.
Los ciclos termodinámicos puede clasificarse de las siguientes formas:
•
Ciclos directos y ciclos inversos. Los primeros son los de aplicación a máquinastérmicas, y recorren los diagramas típicos de representación (p-v, T-s, h-s) en
sentido horario. Los ciclos inversos son de aplicación a máquinas frigoríficas y
recorren los diagramas típicos (p-h, h-s) en sentido antihorario.
•
Ciclos para sistemas abiertos y ciclos para sistemas cerrados. Los primeros son de
aplicación a máquinas de flujo continuo. Cada una de las máquinas que componen
lainstalación tiene una permanente renovación del fluido, aunque en su conjunto el
sistema puede recircular el flujo por completo. Su representación gráfica más
habitual son los diagramas T-s o h-s (y p-h si son inversos). Los ciclos para sistemas
cerrados son de aplicación a máquinas de desplazamiento positivo, en las que el
volumen de control se modifica a lo largo del propio ciclo. Suelenrenovar el fluido
en una etapa determinada del ciclo, y no de forma continua. Su representación más
común es el diagrama p-v.
•
Ciclos de fluido condensable y ciclos de fluido no condensable. En los primeros el
fluido cambia de fase durante su evolución, de modo que durante un tramo del ciclo
el fluido es líquido y en el otro es vapor. Debido a las características del fluido,
suele...
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TEMA 4. CICLOS TERMODINAMICOS
75
4.1.
Definición y clasificaciones.
75
4.2
Ciclos directos para sistemas abiertos con fluido condensable
4.2.1.
Ciclo de Carnot
4.2.2.
Ciclo de Rankine simple
4.2.3.
Ciclo de Rankine con recalentamiento
4.2.4.
Ciclo de Rankine con recalentamiento intermedio
4.2.5.
Ciclo de Rankine con regeneración76
76
77
77
78
79
4.3
Ciclos directos para sistemas abiertos con fluido no condensable
4.3.1.
Ciclo Brayton simple
4.3.2.
Ciclo Brayton con recalentamiento y enfriamiento intermedio
4.3.3.
Ciclo Brayton con regeneración
81
81
83
84
4.4
Ciclos directos para sistemas cerrados
4.4.1.
Ciclo Otto o de combustión a volumen constante
4.4.2.
Ciclo Diesel o de combustión apresión constante
4.4.3.
Ciclo mixto o de presión limitada
4.4.4.
Ciclo Stirling
4.4.5.
Ciclo Ericsson
4.4.6.
Presión media indicada
85
85
86
88
89
90
91
4.5
Ciclos inversos
4.5.1.
Ciclo de Carnot inverso
4.5.2.
Ciclo de compresión de vapor teórico
4.5.3.
Ciclo de compresión de vapor real
4.5.4.
Ciclo de compresión de vapor múltiple
4.5.5.
Ciclo inverso de aire estándar4.5.6.
Otros ciclos de sistemas de refrigeración y licuefacción
91
92
93
94
95
96
96
Bibliografía
96
Cuestiones
97
73
74
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Tema 4. Ciclos termodinámicos
Tema 4. Ciclos termodinámicos
75
TEMA 4. CICLOS TERMODINAMICOS
4.1.
Definición y clasificaciones.
Los ciclos termodinámicos son la aplicación más técnica de la termodinámica, ya
que reproducenel comportamiento cíclico del fluido de trabajo de una máquina térmica
durante el funcionamiento de ésta. En los apartados siguientes se estudiarán los ciclos
termodinámicos más característicos por su carácter didáctico, por sus especiales
propiedades o por su aplicabilidad a máquinas térmicas de utilización en la industria o
en el transporte.
Es necesario indicar que los ciclostermodinámicos constituyen una referencia
teórica, que a menudo no se corresponde con exactitud con la evolución real de un
fluido en el interior de una máquina térmica, debido a muchas razones como son: las
irreversibilidades de los procesos, las pérdidas de calor, las fugas másicas, las pérdidas
de carga en los conductos, la heterogeneidad de los fluidos circulantes, y debido
igualmente a otrosfenómenos de compleja simulación. En este sentido puede afirmarse
que los ciclos termodinámicos son los modelos matemáticos más sencillos, dentro del
amplio espectro de modelos que pretenden simular el comportamiento de las máquinas
térmicas.
Los ciclos termodinámicos puede clasificarse de las siguientes formas:
•
Ciclos directos y ciclos inversos. Los primeros son los de aplicación a máquinastérmicas, y recorren los diagramas típicos de representación (p-v, T-s, h-s) en
sentido horario. Los ciclos inversos son de aplicación a máquinas frigoríficas y
recorren los diagramas típicos (p-h, h-s) en sentido antihorario.
•
Ciclos para sistemas abiertos y ciclos para sistemas cerrados. Los primeros son de
aplicación a máquinas de flujo continuo. Cada una de las máquinas que componen
lainstalación tiene una permanente renovación del fluido, aunque en su conjunto el
sistema puede recircular el flujo por completo. Su representación gráfica más
habitual son los diagramas T-s o h-s (y p-h si son inversos). Los ciclos para sistemas
cerrados son de aplicación a máquinas de desplazamiento positivo, en las que el
volumen de control se modifica a lo largo del propio ciclo. Suelenrenovar el fluido
en una etapa determinada del ciclo, y no de forma continua. Su representación más
común es el diagrama p-v.
•
Ciclos de fluido condensable y ciclos de fluido no condensable. En los primeros el
fluido cambia de fase durante su evolución, de modo que durante un tramo del ciclo
el fluido es líquido y en el otro es vapor. Debido a las características del fluido,
suele...
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