FISICA II Ventajas Del Ciclo de Ericsson

7/27/2019 FISICA II Ventajas Del Ciclo de Ericsson

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Ciclo Ericsson

Dos procesos isotrmicos y regeneracin a presin constante.

TL

TH

1 2

34

P=constante

P=

consta

nte

qen

qsal

T

S

Regeneracin

v

Regeneracin

P

1

3

4

2

qen

qsal

TH=consta

nte

TL

=constante


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Ventajas del Ciclo Ericsson Los procesos de expansin y compresin

isotrmicos se llevan a cabo en la turbina y elcompresor como se muestra en la figura

siguiente. El regenerador es un intercambiador de calor de

contraflujo. La transferencia de calor sucedeentre las dos corrientes

En el caso ideal la diferencia de temperaturaentre las dos corrientes no excede una cantidaddiferencial dT. La corriente de fluido fra sale delintercambiador de calor a la temperatura deentrada de la corriente caliente.


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Ciclo Ericsson


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Comparacin de eficiencia de los

ciclos Ericsson y Stirling

Los ciclos Ericsson y Stirling sontotalmente reversibles, como el ciclo

Carnot; por lo tanto, de acuerdo con elprincipio de Carnot, los tres ciclos tendrnla misma eficiencia trmica cuando operenentre los mismos lmites de Temperatura

H

LCarnottStirlingtEricssont

T

T 1,,,


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Demostracin

Al fluido de trabajo se le aade calor isotrmicamente de unafuente externa de temperatura TH durante el proceso 1-2, y serechaza tambin isotrmicamente en un sumidero externo atemperatura TL durante el proceso 3-4. En un procesoisotrmico reversible, la transferencia de calor se relaciona con

el cambio de entropa mediante

El cambio de entropa de un gas ideal durante un procesoisotrmico est dado por:

sTq

i

e

i

ep

P

PR

T

TCs lnln


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Como: y el logaritmo natural de 1 es cero,

El valor de la entrada de calor y de la salida de calor

puede expresarse como:

2

1

1

212 lnln

P

PRT

P

PRTssTq HHHen

3

4

3

434 lnln

PPRT

PPRTssTq LLLsal

ie TT

i

e

P

PRs ln


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De lo anterior la eficiencia del ciclo de Ericsson es

Debido a que P1 = P4 y P3 = P2

en

salEricssont

q

q1.

2

1

3

4

.ln

ln

1P

PRT

PP

RT

H

L

Ericssont

H

Lt.Ericsson

T

T 1


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CASO (Problema 8.62, p. 490. Termodinmica,

Yunus A. Cengel y Michael A. Boles, Cuarta edicin)

Considere un ciclo Ericsson ideal con aire como fluido detrabajo ejecutado en un sistema de flujo estable. El aire seencuentra a 27 C y 120 kPa al principio del proceso decompresin isotrmica durante el cual 150 kJ/kg de calor

se rechazan. La transferencia de calor al aire sucede a1200 K. Determine a) la presin mxima en el ciclo, b) lasalida neta de trabajo por unidad de masa de aire y c) laeficiencia trmica del ciclo.

27oC

1200

K

1 2

34

P=constante

P=

consta

nte

qen

qsal

T

S

Regeneracin

v

Regeneracin

P

1

3

4

2

qen

qsal

TH=consta

nte

TL

=constante


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Presin mxima del ciclo

Considerando al aire como un gas ideal

De tabla A.1 KkgkJR

2870.0

34Lsal ssTq

3

4Lsal

P

PRlnTq

3

4Lsal

P

PlnRTq

120kPaPln273KCKC27KkgkJ0.2870kgkJ150 4oo

despejando y resolviendo para P4

685.2kPaP4 Que es la mxima presin del ciclo


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Salida neta de trabajo por unidad de masa de

aire

12Hen ssTq

1

2Hen

P

PRlnTq

2

1Hen

P

PlnRTq

120kPa

685.2kPaln1200K

Kkg

kJ0.2870qen

kg

kJ600qen

en

sal

H

Lt.Ericsson

q

q1

T

T1

en

netot.Ericsson

q

w


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igualando las definiciones anteriores de eficiencia:

en

neto

H

L

q

w

T

T1

kgkJ600

w

1200K

273KC

KC27

1 netoo

o

despejando y resolviendo

kgkJ450wneto

Que es la salida neta de trabajo por unidad de masa de aire.


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Eficiencia del ciclo

H

Lt.Ericsson

T

T1

1200K

273KC

KC27

1o

o

t.Ericsson

75%0.75t.Ericsson Que es la eficiencia del ciclo.

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