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Diagramas indicadores

Instrumento analógico que mide la presión vs. el desplazamiento en una máquina recíproca . La gráfica está en términos de P y V. p. El área es proporcional al trabajo realizado por ciclo. V. Diagramas indicadores.

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Presentation Transcript

  1. Instrumentoanalógicoquemide la presión vs. el desplazamientoen unamáquinarecíproca. La gráficaestá en términos de P y V. p El área es proporcional al trabajo realizado por ciclo V Diagramasindicadores

  2. El trabajoporciclo se representa en términos de la presiónefectiva media y el desplazamiento. p MEP = Presiónefectiva media V X = Desplazamiento Diagramasindicadores

  3. Para calcular el trabajoporcicloutilice el MEP y el desplazamiento. Trabajo = MEP ´ A ´desplazamiento MEP = kiY, dondekiesunaconstante Y = ordenadapromedio en el diagramaindicador. X = desplazamiento A = área del calor del cilindro. Diagramasindicadores

  4. p d Procesos: a-b Entrada b-c Compresión c-d Combustiones (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 El ciclo Otto: Máquina de igniciónporchispa

  5. 4 p 4 T 3 3 5 5 1 6 2,6 2 V s Este es el diagrama T-s para el sistema de masafija. Diagrama P-V parael sistemareal de masa variable. El ciclo Otto: Diagramas

  6. El ciclo Otto reversible: Análisistermodinámico

  7. El ciclo Otto de aireestándar • Suposiciones clave: • Procesosinternamentereversibles • Caloresespecíficosconstantes • Consecuenciasimportantes: • 1. La eficienciaesindependiente del fluido de trabajo. • 2. La eficienciaesindependiente de lastemperaturas.

  8. 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 Máquina de igniciónporcompresión: Diagramaindicador ideal

  9. Ciclo diesel de aire estándar: Eficiencia térmica

  10. Ciclo Diesel de aireestándar p a b c Eficiencia térmica e d V Desplazamiento Volumen de vacío Razón de compresión: Razón de corte: Razón de expansión:

  11. Comparación de los ciclos Diesel y Otto

  12. Comparación No. 1: (a) Mismoestado de admisión (P,V) (b) Mismarazón de compresión, rv (c) Mismo QH Comparación de los ciclos Otto y Diesel Factor clave: adición de calor a volumenconstante del ciclo Otto vs. adición de calor a presiónconstante del ciclo Diesel.

  13. CicloOtto: con unacondición de admisiónespecificadacomo “a” con razón de compresión dada rv = va/vb p c b d a V Desplazamiento

  14. Ciclos Otto y Diesel con lasmismascondiciones de compresión en la admisióncomo “a” y la mismarazón de compresión, rv. p c b c* d* d a V Desplazamiento

  15. p b c* d* d a V Ciclo Diesel Ciclo Otto c

  16. Otto: adición de calor con V = 0 en el proceso b  c. dW= 0, y P y T crecientes Diesel: adición de calor con P = constanteen el proceso b  c*. dW> 0, y P y T menoresque en el cicloOtto. Análisis de la primeraley del proceso de adición de calor

  17. V = const. Ciclo Otto Tc c T c* Tc* P = const. Ciclo Diesel b d* d a s

  18. Tc c T Las áreasbajolastrayectorias de proceso b  c y b  c* son iguales con el supuesto de igualadición de calor, QH. c* Tc* QH b d* d a s QH,Otto = QH,Diesel Diagramas T-s paraigualadición de calor

  19. c Tc T c* Tc* Cuando QH y rvson lasmismaspara ambos ciclos b d* d a s QC,Otto < QC,Diesel Comparaciones de eficiencia

  20. Comparación No. 2: (a) Mismo estado de admisión (P,V) (b) Misma P máxima (c) Misma QH La comparación No. 2 esmásprácticacuandose considerael efecto de “golpeo”. En el ciclo Otto se necesitanaproximadamente 11 atmparalograrla combustióncon el golpe de la máquina. Comparación de los ciclos Otto y Diesel

  21. T Ciclo Diesel c Ciclo Otto c* b* b d d* a V = Const. P = Const. s

  22. Emplealasmismassuposicionesque el ciclo de la turbina de aireestándar. QH T p1 p2 p4 p3 QC s Ciclo de Carnot de aireestándar

  23. Ciclo de Carnot de aireestándar: limitaciones • La adición de calor a temperaturaconstanteesdifícil y costosa. • Se requieretrabajoporque el fluido se expande. • La adición de caloreslimitadapues el grancambio del volumenimplicaunapresión media baja en el proceso de adición de calor. • Los efectos de la fricciónpueden ser demasiadograndessi la presión media esmuybaja.

  24. T = Constante p c b Qa-b Qc-d Qd-a a d v El ciclo Ericsson de aireestándar Ciclo de rescisión de aire estándar • Adición y eliminación de calor a presión constante • Compresión y expansión a temperatura constante Qb-c

  25. Qb-c T = Const. p b c Qa-b Qc-d Qd-a Qc-d P = Const. a d c d T v Qb-c Qd-a b Qa-b a s El ciclo Ericsson de aireestándar

  26. El ciclo Ericsson de aireestándar: Eficiencia p T = Const. b c Qc-d Qa-b Wc-d Qd-a Wa-b a d v Qb-c

  27. El cicloBrayton • Las turbinas de gas modernasoperan con un cicloBraytonabierto • El aireambiental se lleva a la toma. • Los gases exhaustos se liberan al medioambiente. • El cicloBrayton de aireestándarescerrado • Todos los procesos son internamentereversibles. • El fluido de trabajoesaire, que se supone gas ideal.

  28. Ciclo real, abierto, de la turbina de gas Qentra Ciclo de aireestándar, cerrado, de la turbina de gas. WCOMP WTURB Qsale

  29. Los procesos de la turbina de gas • Compresiónisentrópica a TH • Adición de calor a presiónconstante a TH • Expansiónisentrópica a TC • Eliminación de calor a presiónconstante TC

  30. CicloBrayton de aireestándar Qentra WCOMP WTURB Qsale p 2 3 S = Constante 1 4 V v 2 3 1 4 Qentra Qsale

  31. Ciclo Brayton de aire estándar Qentra p 2 3 s = Constante 1 4 Qsale V V V v 3 T p2 = p3 2 p1 = p4 4 1 s Qentra Qsale s1 = s2 s3 = s4

  32. Qentra 3 T p2 = p3 Wsale 2 p1 = p4 Wentra 4 1 Qsale s Eficienciatérmica del cicloBrayton ideal

  33. 3 T p2 = p3 2 p1 = p4 Para un gas ideal, h-h0 = Cp(T - T0). Los procesos de compresión y expansión son politrópicos con constante k. 4 1 s Eficienciatérmica del cicloBrayton ideal Qentra Wsale Wentra Qsale

  34. Eficiencia del ciclo • Se aplicanlassuposiciones de los gases ideales. • Todos los procesos son internamentereversibles • La eficiencia del compresor y la turbinaescasi el 100%. • Suponeque el combustible que se agrega en el quemadores un porcentajepequeño (masa o moles) del flujo total, por lo quelaspropiedades del aireproporcionanunabuenaestimación del rendimiento del ciclo.

  35. 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.

  36. QH,P p c b QH,V s = Constante a d QC,V e V El ciclo dual

  37. QH,P p b c QH,V a d QC,V e V

  38. QH,P b c QH,V a d e V

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