Optimizacion

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Revista Mexicana de Física
Sociedad Mexicana de Física, A.C.
rmf@smf2.fciencias.unam.mx
ISSN (Versión impresa): 0035-001X
MÉXICO




2008
C. A. Herrera / M. E. Rosillo / L. Castaño
FUGAS DE CALOR Y APROVECHAMIENTO DE EFLUENTES EN LA
OPTIMIZACIÓN DE CICLOS BRAYTON TOTALMENTE IRREVERSIBLES
Revista Mexicana de Física, abril, año/vol. 54, número 002
Sociedad Mexicana deFísica, A.C.
Distrito Federal, México
pp. 118-126





Red de Revistas Científicas de América Latina y el Caribe, España y Portugal
Universidad Autónoma del Estado de México
http://redalyc.uaemex.mx

INVESTIGACI ´
ON
REVISTA MEXICANA DE F´
ISICA 54 (2) 118–126
ABRIL 2008
Fugas de calor y aprovechamiento de e uentes en la optimizaci´
on de ciclos
Brayton totalmenteirreversibles
C.A. Herrera, M.E. Rosillo y L. Casta ˜
no
Escuela de Ingenier´
ia Mec ´
anica, Universidad del Valle,
A.A. 25 360, Cali – Colombia,
Fax:+ 572-339-7264,
e-mail:cherrera@univalle.edu.co
Recibido el 31 de agosto de 2007; aceptado el 1 de febrero de 2008
En este trabajo se realiza optimizaci ´
on de m ´
axima potencia y m´inima generaci´
on de entrop´
ia sobre un modelo totalmenterealista de un ciclo
Brayton (m´
aquinas irreversibles, ujos disipativos, consumo de potencia en todo trasiego de uidos, transmisiones de calor a gradientes de
temperatura nitos, fugas de calor, desaprovechamiento de e uentes, restricciones en ca´
idas de presi´
on y tama ˜
no de intercambiadores). A
manera de ejemplo se presenta un caso de estudio, en el cual, para unos par ´
ametros defuncionamiento dados y variables dentro de rangos
t´ipicos, se determinan los conjuntos de valores optimizantes para las funciones objetivo, y se analiza la in uencia de las fugas y del nivel
de aprovechamiento de la exerg´
ia de los e uentes sobre estos conjuntos y sobre el comportamiento general del sistema. Los resultados
obtenidos muestran comportamientos dif´
icilmente predecibles. Esteart´
iculo ilustra un procedimiento implementable en computadora y que
permite hacer evaluaci ´
on de sistemas existentes y mejoramiento de dise ˜
nos.
Descriptores: Ciclo Brayton irreversible; optimizaci´
on termodin´
amica; exerg´ia; m´
inima generaci ´
on de entrop´
ia.
Optimization of maximum power and minimum rate of entropy generation is performed on a complete and realisticBrayton cycle–irreversible
components, dissipative ows, power consumption on uids movement, heat exchange through nite temperature gradients, heat leaks, and
ef uents unrecovered exergy-. The sets of values that produce optimum objective results are determined using xed design parameters and
variables under typical operational ranges. This work analyzes the heat leaks and ef uents exergyrecovery level on the optimizing set and on
the system behavior. An illustrative example is presented as a study case, showing dif cult-to-predict performances. This article illustrates a
method which can be implemented in a computer and allows to asses existing systems and upgrade designs.
Keywords: Irreversible Brayton cycle; thermodynamic optimization; exergy; maximum power; minimum entropygeneration.
PACS: 89.30.-g
1. Introducci ´
on
nas y procesos reales son imperfectos, y ensambles y arreglos
no siguen elmente los esquemas ideales. Por ejemplo, en el
caso de los gases de combusti ´
on de calderas –asimilados a
La ingenier´
ia tiene una importante meta en el campo de la
un reservorio de alta temperatura- su utilidad a la salida y
sus implicaciones ecol´
termodin ´
amica,la cual es mejorar el aprovechamiento de los
ogicas deben incluirse en los an´
alisis
recursos energ ´
eticos reduciendo la contaminaci´
on y produ-
y dise˜
nos, reconociendo que la evacuaci ´
on de estos gases a
ciendo m´
as energ´
ia ´
util. Las fugas de calor y las corrientes de
condiciones ambientales es una idealizaci ´
on susceptible de
los e uentes constituyen p ´
erdidas...