Memoria Termodinamica
Páginas: 5 (1158 palabras)
Publicado: 6 de enero de 2014
11/02/2010
INGENIERÍA INDUSTRIAL
Ester Moreno Pérez
Guillermo Pacheco Rufián
Miguel Herrero Paredes
PRÁCTICA 1. JUSTIFICACIÓN TECNOLÓGICA DE LOS CICLOS DE POTENCIA A PARTIR DEL CICLO DE CARNOT
Los ciclos de comparación se utilizan para tener una idea de la idoneidad de un proceso termodinámico concreto. En general son cerrados enel conjunto de sus tramos, son internamente reversibles y consideramos que no tienen pérdidas energéticas.
Podemos clasificarlos de varias maneras:
Según si transforman calor en trabajo o les aportamos trabajo para la transferencia de calor pueden ser directos o inversos.
Pueden ser alternativos, cuando en un instante toda la sustancia está en un vértice del ciclo, o de flujo, cuando lasustancia circula por sus tramos. Los ciclos alternativos los consideramos sistemas cerrados y los de flujo globalmente estacionarios.
Partimos del ciclo de Carnot , ya que desde un punto de vista termodinámico nos interesa que el ciclo de comparación tenga el mayor valor de sus rendimientos energético y exergético, y el ciclo de Carnot es el que tiene rendimiento máximo tanto como ciclo directocomo inverso.
Este ciclo está formado por dos isotermas y dos isentrópicas.
Presenta dificultades técnicas ya que en los procesos isentrópicos existen intercambios de trabajo y en los isotermos intercambios de trabajo y calor. Los procesos con intercambios de trabajo son más rápidos que los que intercambian calor ya que estos últimos se ven favorecidos por máquinas lentas y con grandessuperficies, es por esto mismo que necesitamos realizar cambios en el ciclo de Carnot .
Existen varias opciones para modificar el ciclo. Si prevalecen las características de tamaño y lentitud frente a las de rapidez tenemos que darle prioridad a los procesos isotermos. Sustituimos entonces los procesos isentrópicos por otros dos procesos:
-Si los cambiamos por dos isocoras tenemos el cicloStirling, que puede ser tanto de flujo como alternativo, directo o inverso.
-Si los cambiamos por dos isobaras tenemos el ciclo Ericsson, que puede ser tanto de flujo como alternativo, directo o inverso.
El calor absorbido en un tramo isócoro o isóbaro es en el límite igual al cedido en el tramo homónimo, por lo que ambos ciclos son equivalentes al ciclo de Carnot. Tienen numerosasaplicaciones, una de ellas en técnicas de concentración de la radiación solar directa.
Ej: Paraboloide de la escuela en cuyo centro hay un motor Stirling.
Si por el contrario lo que nos interesa son máquinas de reducidas dimensiones y con alta velocidad, debemos cambiar los tramos isotermos del ciclo de Carnot:
-Si consideramos el ciclo como alternativo, los sustituimos por dos tramosisócoros y obtenemos el ciclo de Otto.
A su vez, si sustituimos el tramo de calentamiento isócoro por uno isóbaro ,tendremos el ciclo de Diesel ; si el calentamiento se hace primero a volumen constante y luego a presión constante tendremos el ciclo de Sabathé.
-Si el ciclo lo consideramos de flujo, los sustituimos por dos tramos isóbaros y obtenemos el ciclo de Brayton .
Porúltimo existe otro ciclo, el de Rankine , que es análogo al de Brayton ,pero la sustancia que se utiliza en dicho ciclo es vapor, mientras que en el Brayton es gas.
El objetivo de la práctica es el conocimiento de los ciclos de potencia de interés y la justificación tecnológica a partir del ciclo de Carnot.
Con el programa REFPROP podemos representar todos los ciclos a partir de unas tablas devértices.
Para los ciclos Brayton, Ericcson y Stirling calcularemos unas propiedades y para Otto, Sabaté y Diesel otras.
Comenzamos seleccionando la sustancia de trabajo que nos interesa ,en nuestro caso el aire seco.
Elegimos las propiedades que queremos obtener en la tabla y a partir de dos variables en cada vértice ,el programa es capaz de obtener las restantes.
Una vez concluidas las...
11/02/2010
INGENIERÍA INDUSTRIAL
Ester Moreno Pérez
Guillermo Pacheco Rufián
Miguel Herrero Paredes
PRÁCTICA 1. JUSTIFICACIÓN TECNOLÓGICA DE LOS CICLOS DE POTENCIA A PARTIR DEL CICLO DE CARNOT
Los ciclos de comparación se utilizan para tener una idea de la idoneidad de un proceso termodinámico concreto. En general son cerrados enel conjunto de sus tramos, son internamente reversibles y consideramos que no tienen pérdidas energéticas.
Podemos clasificarlos de varias maneras:
Según si transforman calor en trabajo o les aportamos trabajo para la transferencia de calor pueden ser directos o inversos.
Pueden ser alternativos, cuando en un instante toda la sustancia está en un vértice del ciclo, o de flujo, cuando lasustancia circula por sus tramos. Los ciclos alternativos los consideramos sistemas cerrados y los de flujo globalmente estacionarios.
Partimos del ciclo de Carnot , ya que desde un punto de vista termodinámico nos interesa que el ciclo de comparación tenga el mayor valor de sus rendimientos energético y exergético, y el ciclo de Carnot es el que tiene rendimiento máximo tanto como ciclo directocomo inverso.
Este ciclo está formado por dos isotermas y dos isentrópicas.
Presenta dificultades técnicas ya que en los procesos isentrópicos existen intercambios de trabajo y en los isotermos intercambios de trabajo y calor. Los procesos con intercambios de trabajo son más rápidos que los que intercambian calor ya que estos últimos se ven favorecidos por máquinas lentas y con grandessuperficies, es por esto mismo que necesitamos realizar cambios en el ciclo de Carnot .
Existen varias opciones para modificar el ciclo. Si prevalecen las características de tamaño y lentitud frente a las de rapidez tenemos que darle prioridad a los procesos isotermos. Sustituimos entonces los procesos isentrópicos por otros dos procesos:
-Si los cambiamos por dos isocoras tenemos el cicloStirling, que puede ser tanto de flujo como alternativo, directo o inverso.
-Si los cambiamos por dos isobaras tenemos el ciclo Ericsson, que puede ser tanto de flujo como alternativo, directo o inverso.
El calor absorbido en un tramo isócoro o isóbaro es en el límite igual al cedido en el tramo homónimo, por lo que ambos ciclos son equivalentes al ciclo de Carnot. Tienen numerosasaplicaciones, una de ellas en técnicas de concentración de la radiación solar directa.
Ej: Paraboloide de la escuela en cuyo centro hay un motor Stirling.
Si por el contrario lo que nos interesa son máquinas de reducidas dimensiones y con alta velocidad, debemos cambiar los tramos isotermos del ciclo de Carnot:
-Si consideramos el ciclo como alternativo, los sustituimos por dos tramosisócoros y obtenemos el ciclo de Otto.
A su vez, si sustituimos el tramo de calentamiento isócoro por uno isóbaro ,tendremos el ciclo de Diesel ; si el calentamiento se hace primero a volumen constante y luego a presión constante tendremos el ciclo de Sabathé.
-Si el ciclo lo consideramos de flujo, los sustituimos por dos tramos isóbaros y obtenemos el ciclo de Brayton .
Porúltimo existe otro ciclo, el de Rankine , que es análogo al de Brayton ,pero la sustancia que se utiliza en dicho ciclo es vapor, mientras que en el Brayton es gas.
El objetivo de la práctica es el conocimiento de los ciclos de potencia de interés y la justificación tecnológica a partir del ciclo de Carnot.
Con el programa REFPROP podemos representar todos los ciclos a partir de unas tablas devértices.
Para los ciclos Brayton, Ericcson y Stirling calcularemos unas propiedades y para Otto, Sabaté y Diesel otras.
Comenzamos seleccionando la sustancia de trabajo que nos interesa ,en nuestro caso el aire seco.
Elegimos las propiedades que queremos obtener en la tabla y a partir de dos variables en cada vértice ,el programa es capaz de obtener las restantes.
Una vez concluidas las...
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