Máquina De Stirling

Máquina de Stirling trabajando como refrigerador o bomba de calor.

Velocidad de rotación:
1 vuelta en 103ms→ n=1103∙10-3∙60=582,52 rpm

Potencia consumida:
P=V∙I=10V∙350mA=3,5W

Cálculodel ciclo de Stirling trabajando como refrigerador.

Figura X. Diagrama Presión-Volumen del ciclo de Stirling trabajando como refrigerador.

Proceso 1→2(isocoro):
V1=V2=Vmax=38 cm3

Proceso2→3(isoterérmico):

T2=T3=TA=Tfoco caliente=307,15 K

Proceso 3→4(isocoro):
V3=V4=Vmin=56 cm3

Proceso 4→1(isoterérmico):
T4=T1=TB=Tfoco frío=303,15 K

Cálculo de la masa de aire y del número demoles:

Patm∙Vmin=n∙R∙Tambiente →n=R∙Tambiente Patm∙Vmin=8,314∙(25+273,15)0,992∙105∙38∙10-3=1,52 mol

m=mmolar∙n=28,97∙10-3∙1,52=44,05∙10-3 Kg

| 1 | 2 | 3 | 4 |
P(KPa) | 68,41 | 69,31 |102,15 | 100,82 |
V(m3) | 56∙10-3 | 56∙10-3 | 38∙10-3 | 38∙10-3 |
T(K) | 303,15 | 307,15 | 307,15 | 303,15 |
Tabla X. Resultados del ciclo de Stirling.

1
P1V1=nRT1→P1=nRT1V1=1,52∙8,314∙303,1556∙10-3=68,41 KPa

2

P2V2=nRT2 →P2=nRT2V2=1,52∙8,314∙307,1556∙10-3=69,31 KPa

3

P3V3=nRT3 →P3=nRT3V3=1,52∙8,314∙307,1538∙10-3=102,15 KPa

4

P4V4=nRT4 →P4=nRT4V4=1,52∙8,314∙303,1538∙10-3=100,82KPa

Cálculo del trabajo y el calor absorbido por ciclo:

ωabs=Rmmolar∙ln1r∙TA-TB=8,31428,97∙10-3∙ln13856∙307,15-303,15=0,445KJKg
qabs=Rmmolar∙ln1r∙TB=8,31428,97∙10-3∙ln13856∙303,15=33,74 KJKgw=Wm→W=w∙m=0,445∙44,05∙10-3=19,60 J

q=Qm→Q=q∙m=33,74∙44,05∙10-3=1468,25 J

Cálculo del rendimiento (COP):

COP=qabswabs=33,740,445=75,82

RESULTADOS:

Temperatura del foco frío (K) | 303,15K |
Temperatura del foco caliente (K) | 307,15 K |
Velocidad de rotación | 582,52 rpm |
ωabs teórica por ciclo (KJKg) | 0,445 KJKg |
qabs foco frío teórica por ciclo (KJKg) | 33,74 KJKg |Wabs teórica del ciclo (J) | 19,60 J |
Qabs foco frío teórica del ciclo (J) | 1486,25 J |
COP teórico | 75,82 |
Tabla X. Resultados teóricos del ciclo de Stirling trabajando como...