Ciclo Carnot Vapor
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DEDUCCCION DE EFICIENCIA DEL CICLO DE CARNOT Demostrando que el Ciclo de Carnot que opera entre límites de temperatura T H y T L es una función exclusiva de estas y está dada por la ecuación: η tér. Carnot = 1− T L T H Analizando el diagrama T-s del Ciclo de Carnot Los cuatro procesos que componen el ciclo con reversibles así el área bajo la curva del proceso representa la transferencia de calor para ese proceso. el calor se transfiere al sistema durante los procesos 1-2 y se rechaza durante los procesos 3-4. Las cantidades de entrada y salida de q se pueden expresar como: q entrad s 3 =s 2 T H s 1 =s 4 T q salid 1 2 4 3
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DEDUCCCION DE EFICIENCIA DEL CICLO DE CARNOT
Demostrando que el Ciclo de Carnot que opera entre límites de temperatura TH y TL es una función exclusiva de estas y está dada por la ecuación:
ηtér .Carnot=1−T LTH
Analizando el diagrama T-s del Ciclo de Carnot
Los cuatro procesos que componen el ciclo con reversibles así el área bajo la curva del proceso representa la transferencia de calor para ese proceso. el calor se transfiere al sistema durante los procesos 1-2 y se rechaza durante los procesos 3-4. Las cantidades de entrada y salida de q se pueden expresar como:
qentrada=TH (s2−s1) y qsalida=T L (s3−s4)qentrada=T L (s2−s1)
La ultima igualación es dada ya que los procesos 2-3 y 4-1 son isoentropicos y, por lo tanto, s2=s3 y s4 =s1 . sustituyendo en la ecuación inicial dada.
La eficiencia de un Ciclo de Carnot es:
qentrada
s3=s2
TH
s1=s4
TL
qsalida
1 2
4 3
ηtér=wnetoqentrada
=1−qsalidaqentrada
=1−T L ( s2−s1 )TH ( s2−s1 )
=1−T LTH
CICLO DE VAPOR DE CARNOT
El vapor se ha considerado como como el fluido de trabajo, su uso predomina en los ciclos de vapor.
Considerando un ciclo de Carnot con flujo estacionario ejecutado en una curva de saturación pura :
El fluido se calienta isotérmicamente de manera reversible en una caldera. (1-2)
Se expande isentropicamente en una turbina. (2-3)
Se condensa reversible e isotérmicamente en un condensador (3-4)
Y se comprime de manera isentropica mediante un compresor hasta su estado inicial (4-1)
En la prática este ciclo es difícil de operar porque es difícil hacer que el proceso de liberación de calor termine en el estado 4 que esta a la misma entropía que 1, también la temperatura crítica del vapor limita la temperatura máxima en el ciclo a un valor muy bajo.
1
34
2
T
s
2
ANALIZANDO POR ETAPAS
ANALIZANDO ETAPA 1-2
Q1-2= QH=TH(s2-s1)
Wneto,salida
Deposito frío
TL
Deposito caliente
TH
“La entropía en un depósito de Calor aumenta cuando se le añade calor y disminuye cuando se le sustrae”
[S2 – S1 = Q12T
]depósito de CalorQ12 es (+) si se agrega calor al depósito
Q12 es (-) si se sustrae calor del depósito
ANALIZANDO ETAPA 2-3
De 1ª. Ley en Sistemas Abiertos:
Asi:
por cambio de signo queda:
W2-3= (h2-h3)
ANALIZANDO ETAPA 3-4
Q3-4 =QL=TL(s4-s3)ANALIZANDO ETAPA 4-1
w4-1=(h4-h1)
Algunos problemas del anterior se pueden eliminar ejecutando el Ciclo de Carnot de manera diferente como la siguiente figura:
s
3
2
4
1T
Q-W = m(hs-he) + mg(zs-ze) + m2 (vs2
-
-W = m (hs-
W = m (he
-hs)
Q-W = m(hs-he) + mg(zs-ze) + m2 (vs2
-
W = m (he-hs)
Sin embargo, acarrea nuevos como la compresión isentrópica a presiones extremadamente altas y la transferencia isotérmica de calor a presiones variables. Por lo tanto, este ciclo no puede llevarse a cabo en dispositivos reales.
