maquinas termicas-termodinamica, Diapositivas de Termodinámica

¡Descarga maquinas termicas-termodinamica y más Diapositivas en PDF de Termodinámica solo en Docsity! UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS, GEOLOGÍA Y CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS TEMA: MÁQUINAS TÉRMICAS ASIGNATURA: Termodinámica Aplicada (MI-242) DOCENTE: MSc. Ing. Kelvis Berrocal Argumedo INTEGRANTES: AULLA CARDENAS Wilman BENDEZU YUCRA, Jose Luis CARDENAS MOZO, Lido CANCHO HUAMAN, Sergio JERI VELASQUE, Daniel 2022 CONTENIDO  Resumen  Introducción  Objetivos  Marco Teórico 1. Maquinas térmicas 2. Eficiencia térmica 3. Enunciado de kelvin-Planck  Conclusión  Bibliografía  Ejercicios OBJETIVOS  Describir el funcionamiento y los componentes de una máquina térmica.  Explicar la eficiencia de una máquina.  Conocer la transformación del calor a trabajo. MÁQUINAS TÉRMICAS Una máquina térmica es un dispositivo mecánico que trabaja de forma cíclica o de forma continua para producir trabajo mientras se le da y cede calor, aprovechando las expansiones de un gas que sufre transformaciones de presión, volumen y temperatura en el interior de dicha máquina. El trabajo se puede convertir en calor de forma directa y completa, pero lo contrario no es posible. Las máquinas térmicas aprovechan una fuente de energía para realizar un trabajo mecánico. La energía transferida como calor a la máquina no puede a su vez ser transferida íntegramente por esta como trabajo: una parte de la energía debe ser transferida como calor. Las máquinas térmicas difieren bastante entre sí, pero es posible caracterizarlas a todas de la siguiente manera:  Reciben calor de una fuente a temperatura alta.  Convierten parte de este calor en trabajo.  Rechazan el calor de desecho hacia un sumidero de calor de baja temperatura.  Operan en un ciclo Esquema de una central nuclear de agua a presión. Containment Structure Pressurizer Steam Generator EFICIENCIA TÉRMICA Solo una parte del calor transferido a la maquina es convertida en trabajo. Esta fracción de energía transformada es una medida del rendimiento de una maquina, conocida como eficiencia térmica y se denota Para un sistema cíclico la ecuación se simplifica así: La notación para el calor de entrada y salida se estable como: Donde: Eficiencia Térmica = = = = = 1- = 1- Magnitud del calor entre el dispositivo cíclico y el medio de alta temperatura a temperatura Magnitud del calor entre el dispositivo cíclico y el medio de baja temperatura a temperatura . SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA ENUNCIADO DE KELVIN-PLANCK Es imposible construir una maquina térmica que, trabajando cíclicamente. Sólo produzca el efecto de absorber energía de un foco y convertir en igual cantidad de trabajo. Supongamos una maquina de rendimiento máximo: Donde: : Rendimiento o eficiencia :Trabajo neto de salida : Calor de entrada : Calor de salida BIBLIOGRAFÍA  Cengel, Y., & Boles, M. (2015). Termodinámica. México: McGraw-Hill Education.  Sevilla, U. d. (6 de abril de 2015). laplace. Obtenido de laplace: http://laplace.us.es/wiki/index.php/M%C3%A1quinas_t %C3%A9rmicas_(GIE)#M.C3.A1quina_t.C3.A9rmica.  Rajput, K. (2004). Equivalencia de enunciados Clausius y kelvin-Planck. Monterrey, México: Tercera edición.  Kort C. Rollea (2006): (https://books.google.com.pe/books? id=1rIBBXQhmCwC&pg=PA231&dq=eficiencia+termica&hl=es&sa=X&ved=2ahUKE wjK_tLLL74AhX9H7kGHTokBA4Q6AF6BAgGEAI#v=onepage&q=eficiencia %20termica&f=false) Una máquina térmica real trabaja entre dos focos térmicos. El calor absorbido por la máquina del foco caliente es . La temperatura del foco frio es de -18°C. El rendimiento de la máquina es 28%. La cantidad de trabajo adicional que no se puede extraer de la máquina es . Calcule: A) El trabajo real que realiza la máquina. B) El calor cedido por la máquina. C) El rendimiento ideal de la máquina. D) La del foco caliente. E) La variación de la entropía del universo o entropía generada. Ejercicio 1 Fuente Caliente Sumidero Frío M.T. 𝑻 𝟏=? 𝑸𝟏=𝟕𝟓𝟎𝟎 𝑱 𝑻 𝟐=−𝟏𝟖°𝑪 𝑸𝟐=? 𝑾 𝑹=? 𝜼𝑹=𝟐𝟖%=𝟎 .𝟐𝟖 𝜼𝑰=? ∆𝑺𝑼=𝑺𝒈=? EJERCICIOS A) El trabajo real que realiza la máquina. B) El calor cedido por la máquina. Solución 𝜼𝑹=𝟐𝟖%=𝟎 .𝟐𝟖 𝜼𝑹= 𝑾 𝑹 𝑸𝟏 𝑾 𝑹¿𝜼𝑹∗𝑸𝟏 𝑾 𝑹=𝟎 .𝟐𝟖∗𝟕𝟓𝟎𝟎 𝑱 𝑾 𝑹=𝟐𝟏𝟎𝟎 𝑱 𝑾 𝑹=𝟐𝟏𝟎𝟎 𝑱 𝑸𝟏=𝑾 𝑹+𝑸𝟐 𝑸𝟐=𝑸𝟏−𝑾 𝑹 𝑸𝟐=𝟕𝟓𝟎𝟎 𝑱−𝟐𝟏𝟎𝟎 𝑱 𝑸𝟐=𝟓𝟒𝟎𝟎 𝑱 En EES Ey Equations Window le Jefes] e! "Una máquina térmica real trabaja entre dos focos térmicos. El calor absorbido por la máquina del foco Caliente es Q1=7500. La temperatura del foco frio es de -187C. El rendimiento de la máquina térmica es 20%. La cantidad de trabajo adicional que no se puede extraer de la máquina es 300. Calcule: A) El trabajo real que realiza la máquina. B) El calor cedido por la máquina. C) El rendimiento ideal de la máquina. Dj La T1 del foco caliente. E) La variación de la entropía del universo o entropía generada.” "Datos" Q_1=7500[4] T_2=-18["0]4+273 n_R=0.28 "Aj El trabajo real que realiza la máquina.” n_R=W_R/Q_1 "B) El calor cedido por la máquina.” Q1=W_R+Q 2 "C) El rendimiento ideal de la máquina. W_I=W_R+300[3] n_I=W_VQ_1 "D) La T1 del foco caliente. ” n_151T_2/T_1) "E) La variación de la entropía del universo o entropía generada.” 5 9-(0_9T_2HQ 1/T_1) [Xx [Line 17 Char12 — [Wrap: On | Insert | Caps Lock: OFf| SIC kPa kJ mass deg — |Warnings: On | Unit € 4  Unit Settings: 51 C kPa kJ mass deg nm = 0.32 mm = 0.28 Qy = 7500 [J] Q) = 5400 [J] Sy = 1.176 [J/K] Ty = 375 [K] Ta= 255 [K] VW, = 2400 [J] We =2100 [.] 1 potential unit problem was detected. |: Check Units Calculation time = 0 sec. Una maquina térmica instalada en la industria consume de carbón 200 kg por hora, se conoce que el poder calorífico del carbón es de . La máquina es poco eficiente y genera gran impacto ambiental. Estudios indicaron que la eficiencia de la maquina térmica es del 35%. A) Calcule el trabajo que realiza la maquina térmica. B) Calcular el calor que se pierde en el foco frio por hora. Ejercicio 2 Fuente Caliente Sumidero Frío M.T. 𝒎=𝟐𝟎𝟎 𝒌𝒈 𝒉 𝑸𝑯=? 𝑸𝑳=? 𝑾=? Carbón 𝜼=𝟑𝟓%=𝟎 .𝟑𝟓 𝑷𝒄=𝟏𝟑∗𝟏𝟎𝟑𝒌𝒄𝒂𝒍 𝒌𝒈 En EES "Una maquina termica instalada en la industria consume de carbon 200 kg por hora, se conoce que el --poder calorifico del carbon es de 13x1000kcal/kg. La máquina es poco eficiente y genera gran impacto - ambiental. Estudios indicaron que la eficiencia de la maquina termica es del 35%. a) Calcule el trabajo --Qque realiza la maquina termica y b) El calor que se pierde en el foco frio por hora" "Datos" m=200[kg/h] Pc=131000[kcal/kg]*4 186[kJ'kcal] n=0.35] "a) Calcule el trabajo que realiza la maquina termica” "Calculando el calor que se recibe" Q_H=m"Pc "Calculando el trabajo" n=W/Q_H "b) El calor que se pierde en el foco frio por hora" Q H=W+0_L [X [Line 13 Char43 — [Wrap: On | Insert | Caps Lock: Off | SI C kPa kJ mass deg — | Warnings: On | Unit r EE Solution lle Ps] Unit Settings: SI C kPa kJ mass deg m = 200 [kg/h] n=0.35 [] Pc = 54418 [k.J'kg] Qu = 1.088E+07 [k/h] Q. =7.074E+06 [kJ/h] W= 3.809E+06 [kJ/h] 1 potential unit problem was detected. | Check Units EES suggested units (shown in purple) forPc QU H . Calculation time = .0 sec. GRACIAS