Ciclos Termodinámicos

7/21/2019 Ciclos Termodinámicos

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Ing Vícto r Calla Delgado

CICLOS

TERMODINÁMICOS



CICLO SIMPLE DE POTENCIA:

• La potencia de salida en el eje de la

turbina ( ) se produce al expandirse

vapor sobrecalentado a alta presión y

temperatura correspondiente al estado

1, de forma adiabática hasta una presión

baja (posiblemente menor que po)correspondiente al estado 2 donde la

fase del fluido es una mezcla húmeda de

alta calidad.

• A continuación el fluido pasa a presión

constante por un intercambiador de

calor denominado condensador. El calorcedido ( ) modifica el estado del

fluido hasta líquido saturado en el

estado 3.

turbW

condQ




• Mediante una bomba que recibe trabajo

( ), se comprime el fluido

adiabáticamente hasta la presión de

entrada de la turbina llegando hasta el

estado 4. En este punto, el fluido se

suele tomar como incompresible y elproceso adiabático como isotermo.

• Finalmente se utiliza una caldera

(intercambiador de calor) para elevar la

temperatura del fluido, a presión

constante (p4 = p1) hasta el valor

deseado de entrada en la turbina. Elcalor suministrado a la caldera ( ) se

obtiene de la combustión de carbón,

bagazo, gas natural o de una fuente

nuclear.

• Eficiencia del ciclo: 30 a 40%.

bombaW

calderaQ




• 3-4 Compresión isentrópica en una

bomba.

• 4-1 Adición de calor a presión

constante en una caldera.

• 1-2 Expansión isentrópica en una

turbina. • 2-3 Rechazo de calor a presión

constante en un condensador .

entrada

neto

Q

W



EJEMPLO



CICLO DE REFRIGERACIÓN POR

COMPRESIÓN DE VAPOR:

• Como resultado del calor extraído de la región

fría ( ), el refrigerante se evapora al

atravesar el intercambiador de calor. La

evaporación se produce a temperatura y

presión constantes desde el estado 4 hasta el

estado 1, de vapor saturado, como se muestraen el diagrama p-v.

• Esta energía añadida al refrigerante en el

evaporador debe cederse al entorno antes que

se repita el ciclo. Se consigue comprimiendo el

vapor saturado en el estado 1 hasta vapor

sobrecalentado en el estado 2, de modo que T2 sea mucho mayor que la temperatura

ambiente. Este proceso de compresión

requiere aportar trabajo ( )

evapQ

compW





• Mientras que el refrigerante pasa por el

condensador del estado 2 hasta el estado 3 en

el que se convierte en líquido saturado, se

cede energía transfiriendo calor al ambiente

( )

• Finalmente la presión se reduce a la delevaporador al pasar el refrigerante del estado

3 al estado 4 a través de una válvula de

estrangulamiento, la cual provoca la

evaporación de una parte del fluido, de modo

que el refrigerante es una mezcla húmeda de

baja calidad cuando entra al evaporador en elestado 4.

cond Q





• 1-2 Compresión isentrópica en un

compresor .

• 2-3 Rechazo de calor a presión

constante en un condensador .

•

3-4 Estrangulamiento en undispositivo de expansión.

• 4-1 Absorción de calor a presión

constante en un evaporador .

entradaneto

evap

frig

W

QCOP

,

Re



EJEMPLO

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