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• Fatima Matias

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DEDUCCCION DE EFICIENCIA DEL CICLO DE CARNOT Demostrando que el Ciclo de Carnot que opera entre límites de temperatura TH y TL es una función exclusiva de estas y está dada por la ecuación: ηtér . Carnot =1−

TL TH

Analizando el diagrama T-s del Ciclo de Carnot

qentrad

1 TH

T

2

a

4

3

qsalida

s1=s4

s3=s2

Los cuatro procesos que componen el ciclo con reversibles así el área bajo la curva del proceso representa la transferencia de calor para ese proceso. el calor se transfiere al sistema durante los procesos 1-2 y se rechaza durante los procesos 34. Las cantidades de entrada y salida de q se pueden expresar como: q entrada=T H (s2−s 1)

y

q salida =T L (s 3−s 4 ) qentrada =T L (s 2−s 1)

La ultima igualación es dada ya que los procesos 2-3 y 4-1 son isoentropicos y, por lo tanto, s 2=s3 y s4 =s1 . sustituyendo en la ecuación inicial dada.

La eficiencia de un Ciclo de Carnot es: ηtér =

T L ( s2−s 1 ) wneto q T =1− salida =1− =1− L qentrada q entrada TH T H ( s 2−s 1 )

CICLO DE VAPOR DE CARNOT El vapor se ha considerado como como el fluido de trabajo, su uso predomina en los ciclos de vapor. Considerando un ciclo de Carnot con flujo estacionario ejecutado en una curva de saturación pura : T

1

2

4

3

2

s

El fluido se calienta isotérmicamente de manera reversible en una caldera. (1-2) Se expande isentropicamente en una turbina. (2-3) Se condensa reversible e isotérmicamente en un condensador (3-4) Y se comprime de manera isentropica mediante un compresor hasta su estado inicial (4-1)

En la prática este ciclo es difícil de operar porque es difícil hacerWneto,salida que el proceso de liberación de calor termine en el estado 4 que esta a la misma entropía que 1, también la temperatura crítica del vapor limita la temperatura máxima en el ciclo a un valor muy bajo.

Deposito caliente

TH

Deposito frío

TL ANALIZANDO POR ETAPAS ANALIZANDO ETAPA 1-2 “La entropía en un depósito de Calor aumenta cuando se le añade calor y disminuye cuando se le [S

2

–S

1

=

Q12 es (+) si se agrega calor al depósito Q 12 ] T depósito de Calor Q12 es (-) si se sustrae calor del depósito

Q1-2= QH=TH(s2-s1)

ANALIZANDO ETAPA 2-3 De 1ª. Ley en Sistemas Abiertos: Asi:

Q-W = m(h -h ) + mg(z -z ) s e s e

-W = m por cambio de signo queda: W=m

W2-3= (h2-h3) ANALIZANDO ETAPA 3-4

Q3-4 =QL=TL(s4-s3) ANALIZANDO ETAPA 4-1 Q-W = m(h -h ) + mg(z -z ) s e s e

W=m

w4-1=(h4-h1)

Algunos problemas del anterior se pueden eliminar ejecutando 2 1 T manera el Ciclo de Carnot de diferente como la siguiente figura: 4

3

s

Sin embargo, acarrea nuevos como la compresión isentrópica a presiones extremadamente altas y la transferencia isotérmica de calor a presiones variables. Por lo tanto, este ciclo no puede llevarse a cabo en dispositivos reales.