Supongamos que el fluido de trabajo es un gas perfecto. De acuerdo al Segundo Principio de la termodinámica, el rendimiento del ciclo será: n = 1 - qced/QabsLo cual se puede escribir como:
n = (Qc + Q' - Qf + Q)/(Qc + Q')
Ahora bien, es fácil demostrar que Q' = -Q en magnitud (solo de signos opuestos) en el caso de un gas perfecto, pues se trata de calentamientos o enfriamientos a volumen constante entre las mismas dos temperaturas, es decir:
Q' = Cv(Tc - Tf) = - Q = - Cv(Tf - Tc)
Por lo tanto en el numerador Q' y Q se anulan, así que el rendimiento queda como:
n = (Qc - Qf)/(Qc + Q')
Ahora bien, vemos que si el regenerador funciona, se logra recuperar el calor Q para que sirva como Q'. Además, solo en el primer ciclo será necesario aportar el calor externo Q'.
De allí en adelante se recupera en forma interna, por lo tanto el rendimiento queda como:
n = (Qc - Qf)/(Qc)
Como la evolución 1-2 es isotérmica a Tf, se tiene que:
Qf = R'Tf ln(p2/p1) ==> -Qf = R'Tf ln(p1/p2) y
Qc = R'Tc ln(p4/p3) de donde:
n = [R'Tc ln(p4/p3) - Qf = R'Tf ln(p1/p2)]/[R'Tc ln(p4/p3)]
Es facil demostrar que: (p4/p3) = (p1/p2)
En efecto:
pV = R'T ==> (p4/p3) = (p1/p2) = Vmin/Vmax (Esto toma en cuenta las isotérmicas)
Por lo tanto:
n = 1 - Tf/Tc
que es el rendimiento de Carnot.Por consiguiente, si el regenerador es 100% eficiente, el motor Stirling tiene el potencial de alcanzar el rendimiento de Carnot.
http://www.timloto.org/pictures/motor_wout3.gif
jueves, 23 de julio de 2009
PROCESO DE CONSTRUCCION
EJEMPLOS DE MAQUINAS TÉRMICAS
MAQUINAS DE VAPOR
Una máquina de vapor es un motor de combustión externa que transforma la energía térmica de una cantidad de vapor de agua en energia mecánica. En esencia, el ciclo de trabajo se realiza en dos etapas:
Se genera vapor de agua en una caldera cerrada por calentamiento, lo cual produce la expansión del volumen de un cilindro empujando un pistón. Mediante un mecanismo de biela - manivela, el movimiento lineal alternativo del pistón del cilindro se transforma en un movimiento de rotación que acciona, por ejemplo, las ruedas de una locomotora o el rotor de un generador eléctrico. Una vez alcanzado el final de carrera el émbolo retorna a su posición inicial y expulsa el vapor de agua utilizando la energía cinética de un volante de inercia.
El vapor a presión se controla mediante una serie de válvulas de entrada y salida que regulan la renovación de la carga; es decir, los flujos del vapor hacia y desde el cilindro
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f0/Steam_engine_in_action.gif
MAQUINAS FRIGORIFICAS
¢Una máquina frigorífica tiene como fin absorber energía en forma de calor de una región a baja temperatura mediante la realización de un trabajo.
¢Las máquinas frigoríficas operan de manera cíclica mediante un fluido de trabajo llamado fluido refrigerante (freón), que extrae calor de la región a refrigerar, cediéndolo a otra región, que generalmente es el medio ambiente. Para ello es necesario la realización de un trabajo
Una máquina de vapor es un motor de combustión externa que transforma la energía térmica de una cantidad de vapor de agua en energia mecánica. En esencia, el ciclo de trabajo se realiza en dos etapas:
Se genera vapor de agua en una caldera cerrada por calentamiento, lo cual produce la expansión del volumen de un cilindro empujando un pistón. Mediante un mecanismo de biela - manivela, el movimiento lineal alternativo del pistón del cilindro se transforma en un movimiento de rotación que acciona, por ejemplo, las ruedas de una locomotora o el rotor de un generador eléctrico. Una vez alcanzado el final de carrera el émbolo retorna a su posición inicial y expulsa el vapor de agua utilizando la energía cinética de un volante de inercia.
El vapor a presión se controla mediante una serie de válvulas de entrada y salida que regulan la renovación de la carga; es decir, los flujos del vapor hacia y desde el cilindro
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f0/Steam_engine_in_action.gif
MAQUINAS FRIGORIFICAS
¢Una máquina frigorífica tiene como fin absorber energía en forma de calor de una región a baja temperatura mediante la realización de un trabajo.
¢Las máquinas frigoríficas operan de manera cíclica mediante un fluido de trabajo llamado fluido refrigerante (freón), que extrae calor de la región a refrigerar, cediéndolo a otra región, que generalmente es el medio ambiente. Para ello es necesario la realización de un trabajo
MAQUINAS TERMICAS
Las máquinas térmicas son dispositivos que pueden producir trabajo mecánico a partir de calor.
El rendimiento de una máquina térmica es:
Rendimiento = Energía producida Energía consumida · 100 = W Q 1 · 100 = Q 1 - Q 2 Q 1 · 100
La energía mecánica se transforma íntegramente en calor, pero no se puede producir trabajo tomando calor de un solo foco. Son necesarios dos focos (caliente y frío) para que la diferencia de calor entre los dos focos sea el trabajo útil.
El rendimiento de una máquina térmica siempre es menor del 100%.
Los motores de explosión de los automóviles tienen un rendimiento en torno al 50 %. La mitad de la energía consumida se disipa en forma de calor. En realidad, una máquina térmica transforma energía térmica en otras formas de energía.
Los motores de explosión de los automóviles tienen un rendimiento en torno al 50 %. La mitad de la energía consumida se disipa en forma de calor. En realidad, una máquina térmica transforma energía térmica en otras formas de energía.
Suscribirse a:
Entradas (Atom)