Termodinamica y máquinas térmicas, Resúmenes de Termodinámica

¡Descarga Termodinamica y máquinas térmicas y más Resúmenes en PDF de Termodinámica solo en Docsity! Bloque 1: Termotecnia Tema 2. Máquinas Térmicas | Tipos de máquinas térmicas Parámetros básicos de los motores Ciclo Otto Aire-Estándar $06. ep Ciclo Diesel Aire-Estándar Máquina térmica Características generales 2 > Transforma calor en trabajo. > El calor se transfiere a un agente de transformación (gas o vapor), que realiza un ciclo termodinámico, gracias al cual se produce trabajo. ( Máquina m=0-0* lic > El calor residual no aprovechado se cede a un foco frio. + El rendimiento nc puede ser nunca del 100%. Ejemplo Las plantas de generación de potencia emplean máquinas térmicas donde el calor aportado por el foco caliente normalmente procede de la combustión de un combustible fósil o de una reacción nuclear o de la energía solar Fl foco frio suele ser el medio ambiente y el agente de transtormación más habitual es el agua, seguido por los propios gases de combustión Energy Conversion Process Hoat Engino Tipos de Máquinas Térmicas Inquer cmo temores) Máquinas de Combustión Interna: Ciclos de potencia con gases. Turbinas de Gas Motores de Combustión Interna Alternativos Máquinas de Combustión Externa: Ciclos de potencia con vapor. (Tiene lugar un cambio de fasa del fluido de trabajo) Turbinas de vapor Máquinas de Combustión Interna Ciclos de potencia de gas Su funcionamiento se fundamenta en que el estado térmico que posibilita la conversión O > W se produce en el fluido y no por transmisión de calor. Toda la energía (Calor) se involucra en la transformación. Calibre Carrera Cilindrada Bujía Diela Caracterización: Número Cuatro tiempos: Motores alternativos: Transmisión de W mediante desplazamiento de un émbolo Parámetros básicos de los motores Calibre: diámetro del cilindro, Punto muerto superior (PMS). posición del pisión en la que el volumen ocupado par el gas en el cilindro es mínimo. Punto muerto inferior (PMI): posición del pistón en la cual el volumen ocupado por el gas en el cilindro es máximo Carrera distancia que recorre el pistón en una dirección Cilindrada: volumen desplazado por el pistón cuando se mueve desde el PMI al PMS Relación de compresión, r : relación ertre los volúmenes ocupado por el gas cuando el pistón está en PMI y PMS Válvula de admisión: válvula para la entrada de la mezcla aire-combustble o aire, según el tipo de motor, al cilindro al principio del ciclo Válvula de escape: válvula que permite la evacuación de los gases de combustión al final del ciclo Bujía o inyector: dispositivo para generar la chispa en los motores de encendido por chispa o para inyectar el combustible a elevada presión en los motores de encendido por compresion. Biela - manivela: dispositivo para transformar el movimiento alternativo del pistón en otro rotativo de un eje o cigueñal. Cigieñal: eje con movimiento rotativo al que se une el sistema biela - manivela Relación de compresión Presión media Válvula Válvula de de admisión escape Carrera —-—-4-—-— PMI Volumen de desplazamiento Parámetros básicos de los motores: Punto muerto superior e Interior Relación de compresión valvula de admisión Inyector Cigueñal Tipos básicos de motores: Encendido por chispa (ciclo de Otto) Encendido por compresión (ciclo de Liesel) de transformaciones — Tiempos Carrera de admisión Carrera de compresión Carrera de trabaio Carrera de escape Ciclos de potencia de gas a. aia impactar lindro calibre carrera segmentos pistón bsiola- manwola cigienal efectiva Volimen de espacio libre Ciclo Otto Pa Rendimiento térmico (dis Lens) + (Win Wow )= At Cuatro procesos reversibles dia 1-2 Compresión isentrópica 2-3 Adición de calor a volumen constante 3-4 Expansión isentrópica 4-1 Rechazo de calor a volumen constante dm = Ao y, =Cp (E, —D,) 40 Gary = Att == Cy (E 74) dida y = E (EE +0)(W/kg > = Un = das = Cy (ET) )W/kg > patas SD, % You = La =Cy (TT) O)QW/k9) das CET) e 2 Y Vg M1 — => => Tomo =1 T V¿= Y 2 Ciclo Otto Ciclos de potencia de gas ¿Es similar a la eficiencia de un ciclo de Carnot? T=W/V> mn (my a ar o =1- => 2-1 = P-(*) Mon L (5) E ye Ss Moro = 08 2 Mayor relación de compresión mayor rendimiento Miér. Ono 5 Condiciones habituales: r=7-10 Pp=5-10bar 220406 30101244 2.406 38 10 1 Relación de compresión. 7 Relación de compresión. 7 Ciclo Diesel Aire-Estándar: Motores encendido por compresión (diesel) Encendido por COMPRESIÓN: Bujía Inyector de p sum combustible La explosión del ciclo de Otto (chispa) se sustituye por una combustión progresiva a presión constante. Aire Mezcla de aire y combustible + Compresión únicamente de aire. + Posterior inyección del combustible a la misma presión y combustión progresiva al entrar en el cilindro. + Desplazamiento del pistón simultáneamente a la combustión. Combustible Motor de gasolina Motor diesel Ciclo Diesel Jenrada Cuatro procesos reversibles Compresión (1-2): Isoentrópico. El pistón se mueve de PMI a PMS. Carrera de compresión. Absorción de O (2-3): El aire absorbe O a presión constante (isobárica) de forma que el pistón ha de recorrer parcialmente la carrera de trabajo (PMS >). Primer tramo carrera trabajo Expansión (3-4). Isoentrópica. Es el segundo tramo de la carrera de trabajo (> PMI). Cesión de O (4-1): El calor es cedido de forma isocórica (escape y admisión) Rendimiento térmico — Mner q — Lowe Y Diesel = Un Us Ciclo Diesel P Rendimiento térmico Denrado vw, 4, — Met out 1 Diesel A Un Um Uso de C, para la etapa 2-3 y de C,, para etapa 4-1 Im = 9) = Ph =C, (TT) Lou = 7 MMy y == Cy (1, 74) 1 AA == Ss TE lo Co (ET) DU y a LA y Moa = 1-63) CEE) r(-E) 4ou = Cy (E, -T,) (<0)(1/kg) (1-01 (6/21) | Debemos determinar T, /T, ? a [A Y les taa Ciclo Diesel Rendimiento térmico Y ” Relación de corte de admisión F., donde p,= » Definimos una nueva magnitud Ahora debemos determinar T¿/T, ? pen donde Y,» | E L 1 LP Considerando que los procesos 1-2 y 3-4 son isoentrópicos: pr; = py] (oy? => py,] Dado que V,= V, y p3=p», al dividir ambas ecuaciones obtenemos: Ciclo Diesel Rendimiento térmico [Br Ñ Mm * 2 Ta Till 11, 1221 => Ma EA ls Doa r 1 5 (7,/T,-1) rt pei) =p? Tp Ir) * yA Dado que el proceso 1-2 es isentrópico ( reversible y adibático): E y (3 | RV == r=V,/V, relación de compresión => Moiesel 1 1? r,= V¿/V, relación de combustión