maquinas termicas

MAQUINAS TERMICAS: CICLOS DE POTENCIA Y REFRIGERACION



Introducción






Máquinas Térmicas

Combustión interna: Se quema el combustible
dentro de la frontera del sistema


Combustión externa: Uso de calderas, pozo geotérmico, reactor nuclear, sol.. (Centrales eléctricas)




Los ciclos reales se aproximan a ciclos ideales, suponiendo:

El ciclo no implica ningunafricción
Procesos de expansión y compresión son cuasiestáticos
Tuberías que conectan las diferentes partes del sistema están bien aisladas
Se ignoran los cambios de energía cinética y potencial del fluido de trabajo
(Excepto en toberas)




EL CICLO DE CARNOT Y SU VALOR EN INGENIERÍA





W
 = ---------------------------------- =
QABSORBIDO

T
-----
TH





El ciclode carnot es el ciclo reversible que tiene mayor rendimiento.


Todos los ciclos reversibles que operen con las mimas dos fuentes térmicas tienen el mismo rendimiento.


Rendimiento aumenta con la diferencia de temperatura entre las dos fuentes

Existen límites físicos para TH y TL







El ciclo de Carnot podría llevarse a cabo en un sistema cerrado (cilindro-pintón)
o bien enun sistema de flujo permanente (dos turbinas y dos compresores)




INCONVENIENTES PARA SU EXACTA REALIZACIÓN PRÁTICA:

En ciclos de gas: La transferencia de calor isotérma reversible es dificil de llevar a cabo en la realidad ya que requeriría tiempos muy largos

En ciclos de vapor: Es difícil de encontrar la composición exacta de líquido que cierre el ciclo.Tema 7 Ciclos de Potencia. Refrigeración 77




CICLO DE OTTO

a - 1 Se abre la válvula de admisión, el pistón baja absorbiendo la mezcla fresca aire-gasolina. P aprox cte= 1atm


1 - 2 El pistón subey comprime la mezcla adiabáticamente.


2 En Vmin de la mezcla, la chispa produce la combustión instantáneamente.


2 - 3 Aumenta la temperatura y la presión a v=cte


3 - 4 Expansión adiabática con realización de trabajo. Fase de Potencia


4 - 5 Se abre la válvua de escape, la presión cae a 1 atm. V=cte.
5 - b El pistón empuja los gases de combustión fuera a P=cte=1atm a - 1 Seabre la válvula........comienza el ciclo de nuevo


1) Combustible no reutilizable


No es exactamente un ciclo

2) 5 - b y a - 1 no totalmente coincidentes




Suposición para considerarlo ideal: Se realiza un ciclo 1 -2- 3- 4. Dos Isócoras y dos adiabáticas. Ciclo cerrado






 = 1 – 1 -

→ Índice adiabático

-----------
r – 1


v
r = -----------
vminRelación de compresión




DIAGRAMA TS PARA EL CICLO DE OTTO










Qabs



Qced

= ∆ U2 → 3 =


= ∆ U4 → 1 =

ncv  T3 – T2 


ncv  T4 – T1 










Eficiencia Térmica de un ciclo de Otto ideal como función de la relación de compresión (=1.4)





La eficiencia térmica aumenta con la relación de compresión


Si la relaciónde compresión es excesivamente grande puede perjudicar la motor ya que se produce el autoencendido. (Durante la compresión se elevaría en exceso la temperatura)




MOTOR DE DOS TIEMPOS


































Idealmente sigue el mismo ciclo de Otto que el motor de cuatro tiempos. En el ciclo REAL durante la expansión adiabática (Tiempo dePotencia) se
abre primero el puerto de escape y luego el de admisión.




CICLO DIESEL Encendido por compresión



DIAGRAMA PV Y TS


SE USAN MAS ALTAS RELACIONES DE COMPRESIÓN


1 - 2 compresión de aire
2- 3 Se inyecta el combustible manteniendo la P=cte
3- 4 Se cierra el inyector. Expansión adiabática. Tiempo de Potencia



r – 1
= – -------0-------------- 1 -...