Sistemas de potencia de gas 3
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Sistemas de potencia de gas - 3. El ciclo dual. Panorama. Repaso Ciclos Otto y Diesel de aire estándar Comparación de los ciclos Otto y Diesel Eficiencia térmica y trabajo de salida El ciclo dual. El ciclo Otto de aire estándar. p. d. Procesos: a-b Entrada b-c Compresión

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Sistemas de potencia de gas - 3

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Presentation Transcript


Sistemas de potencia de gas - 3

El ciclo dual


Panorama

  • Repaso

    • Ciclos Otto y Diesel de aire estándar

    • Comparación de los ciclos Otto y Diesel

    • Eficiencia térmica y trabajo de salida

  • El ciclo dual


El ciclo Otto de aire estándar


p

d

Procesos:

a-b Entrada

b-c Compresión

c-d Combustions

(ignición iniciada

por chispa)

d-e Golpe de potencia

e-f Gas exhausto

b-a Golpe exhausto

c

e

a

b

V

Desplazamiento

Volumen de vacío

Diagrama indicador idealMáquina de ignición por chispa: ciclo Otto


4

p

4

T

3

3

5

5

1

6

2,6

2

V

s

Diagrama P-V para el

sistema real de masa

variable.

Este es el diagrama T-s

para el sistema de masa fija.

El ciclo Otto


Análisis termodinámico para el ciclo Otto reversible


Ciclo Otto de aire estándar

Suposiciones clave:

(1) Procesos internamente reversibles

(2) Calores específicos constantes

Consecuencias importantes:

(1) La eficiencia es independiente del fluido de trabajo.

(2) La eficiencia es independiente de las temperaturas.


Procesos:

a-b Combustión

(P = constante)

b-c Expansión

(s = constante)

c-d Exhausto

(V = constante)

d-e Exhausto

(P = constante)

e-d Entrada

(P = constante)

d-a Compresión

(s = constante)

a

b

p

c

e

d

V

Desplazamiento

Volumen de vacío

Diagrama indicador idealMáquina de ignición por compresión


Eficiencia térmica del ciclo diesel de aire estándar


p

a

b

Ciclo Diesel de aire estándar

c

Eficiencia térmica

e

d

V

Desplazamiento

Volumen de vacío

Razón de compresión:

Razón de corte:

Razón de expansión:


Comparación de los ciclos Diesel y Otto


Comparación No. 1:

(a) Mismo estado de admisión (P,V)

(b) Misma razón de compresión, rv

(c) Mismo QH

Comparación de los ciclos Otto y Diesel

Factor clave: adición de calor a volumen constante del ciclo Otto vs. adición de calor a presión constante del ciclo Diesel.


Ciclo Otto con una condición de admisión especificada como “a” con razón de compresión dada rv = va/vb

p

c

b

d

a

V

Desplazamiento


Ciclos Otto y Diesel con las mismas condiciones de compresión en la admisión como “a” y la misma razón de compresión, rv.

p

c

b

c*

d*

d

a

V

Desplazamiento


p

b

c*

d*

d

a

V

Ciclo Diesel

Ciclo Otto

c


Otto: adición de calor con V = 0 en el proceso

b  c. W = 0, y P y T crecientes

Diesel: adición de calor con P = constante

en el proceso b  c*.

dW > 0, y P y T menores que en el

ciclo Otto.

Análisis de la primera ley del proceso de adición de calor


V = const.

Ciclo Otto

Tc

c

T

c*

Tc*

P = const.

Ciclo Diesel

b

d*

d

a

s


Tc

c

T

Las áreas bajo las trayectorias de proceso b  c y b  c* son iguales con el supuesto de igual adición de calor, QH.

c*

Tc*

QH

b

d*

d

a

s

QH,Otto = QH,Diesel

Diagramas T-s para igual adiciónde calor


c

Tc

T

c*

Tc*

Cuando QH y rv son

las mismas para

ambos ciclos,

b

d*

d

a

s

QC,Otto < QC,Diesel

Comparaciones de eficiencia


Comparación No. 2:

(a) Mismo estado de admisión (P,V)

(b) Misma P máxima

(c) Misma QH

La comparación No. 2 es más práctica cuando se

considera el efecto de “golpeo”. En el ciclo Otto se

necesitan aproximadamente 11 atm para lograr la

combustión con el golpe de la máquina.

Comparación de los ciclos Otto y Diesel


T

Ciclo Diesel

c

Ciclo Otto

c*

b*

b

d

d*

a

V = Const.

P = Const.

s


El ciclo dual


El ciclo dual

  • El ciclo dual está diseñado para aprovechar algunas de las ventajas de los ciclos Otto y Diesel.

  • Es la mejor aproximación a la operación real de la máquina de ignición por compresión.


El ciclo dual

QH,P

p

c

b

QH,V

s = Constante

a

d

QC,V

e

V


QH,P

p

b

c

QH,V

a

d

QC,V

e

V


QH,P

b

c

QH,V

a

d

e

V


Fin de Sistemas de potencia de gas - 3


Términos y conceptos clave

Ciclo dual


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