Ciclos Reales e Ideales, Ciclo de Carnot, Supuestos de Aire Estándar, Motores Alternativos
Ciclos Reales e Ideales, Ciclo de Carnot, Supuestos de Aire Estándar, Motores Alternativos
9-1 ¿Cómo se compara, en general, la eficiencia térmica de un ciclo ideal con la de uno de Camot que opera entre los mismos limites de temperatura?
Es menor que la eficiencia térmica de un ciclo de Carnot.
9-20 ¿Qué representa el área encerrada por un ciclo en un diagrama P-v? ¿Qué pasa en el caso de un diagrama T-s?
Representa el trabajo neto en ambos diagramas.
9-30 ¿Qué son las suposiciones de aire estándar?
Las suposiciones estándar de aire son:
-El fluido de trabajo es aire que se comporta como un gas ideal. -Todoslos procesos son internamente reversible. -El proceso de combustión es reemplazado por el proceso de adición de calor. -El proceso de escape es reemplazado por el proceso de rechazo de calor que devuelve el fluido de trabajo a su estado original.
9-4C ¿Cuál es la diferencia entre las suposiciones de aire estándar y las de aire estándar frio?
A las suposiciones estándar de aire frio hay que añadirle la suposición de que el aire puede tratarse como un gas ideal con calores especificos constantes a temperatura ambiente.
9-5€ ¿Cuál es la diferencia entre el vofumen de espacio libre y el volumen desplazado de los motores reciprocantes?
El volumen de espacio libre es el volumen minimo formado en el cilindro, mientras que el volumen de desplazamiento es el volumen desplazado por el pistón a medida que el pistón se mueve entre el punto muerto superior y el punto muerto inferior.
9-6€ Defina la relación de compresión para motores reciprocantes.
Es la relación entre el vobumen máximo y mínimo en el cilindro.
9-70 ¿Cómo se define la presión media efectiva para motores reciprocantes?
Es la presión ficticia que, si actuara sobre el pistón durante toda la carrera de potencia, produciría la misma cantidad de trabajo neto que la producida durante el cido real.
9-80 ¿La presión media efectiva en un motor de automóvil en operación puede ser menor que la presión atmosférica? Si.
9-9C Cuando un carro se vuelve viejo, ¿cambia su relación de compresión? ¿Qué sucede conla presión media efectiva?
Suponiendo que no se acumulen depósitos de carbón en la cara del pistón, la relación de compresión seguirá siendo la misma (de lo contrario, aumentará). La presión efectiva media, por otro lado, disminuirá a medida que el automovil envejece como resultado del desgaste.
9-10€ ¿Cuál es la diferencia entre los motores de encendido por chispa y los de encendido por compresion?
Se diferencian en la forma en que se inicia la combustión; por una chispa en motores de encendido por chispa, y por comprimir el aire por encima de la temperatura de autoignicióndel combustible en los motores de combustión por compresión.
39-110 Defina los siguientes términos relacionados con motores reciprocantes: carrera, calibre, punto muerto superior y volumen de espacio libre.
La carrera es la distancia entre el punto muerto superior y el punto muerto inferior.
El calibre o diámetro interior es el diámetro del cilindro.
El punto muerto superior es la posición de el pistón cuando forma el volumen más pequeño en el cilindro.
El volumen libre es el volumen minimo formado en el cilindro.
9-12E ¿Cuál es la eficiencia térmica máxima posible de un ciclo de potencia de gas cuando se
usan depósitos de energía térmica a 940 F y 40 F? (40+460)K Se obtiene ndimiento de Carnot- =1-— como un rendi Mearnot ya Ciclo Otto
9-50 ¿Cómo se relacionan las rpm de un motor real de cuatro tiempos con el número de ciclos termodinámicos? ¿Cuál sería su respuesta para un motor de dos tiempos?
Para los motores de cuatro tiempos reales, las rpm son el doble del número de ciclos termodinámicos; para motores de dos tiempos, es igual al número de ciclos termodinámicos.
9260 ¿Cómo se comparan las eficiencias del ciclo ideal de Ottpo y el ciclo de Carnot para los mismos limites de temperatura? Explique.
El ciclo Otto ideal involucra inreversibilidades externas y, por lo tanto, tiene una eficiencia térmica más baja.
9-270 ¿Cuáles son los cuatro procesos que constituyen el ciclo de Otto ideal?
Los cuatro procesos que componen el ciclo de Otto son:
Compresión isoentrópica.
9-28C ¿Los procesos que constituyen el ciclo de Otto se analizan como procesos de sistema cerrado o flujo estable? ¿Por qué?
Se analizan como procesos de sistema cerrado porque ninguna masa cruza los límites del sistema durante ninguno de los procesos.
9-29C ¿Cómo cambia la eficiencia térmica de un ciclo ideal de Otto con la relación de compresión del motor y la relación de calores especificos del fluido de trabajo?
Aumenta con ambos
9-30€0 ¿Por qué no se usan altas relaciones de compresión en motores de ignición por chispa?
Porque las altas relaciones de compresión causan golpes en el motor
39-31€ Un ciclo ideal de Otto con una relación de compresión especificada se ejecuta usando a] aire, b) argón, c) etano como fluido de trabajo. ¿Para cuál caso será la eficiencia térmica la más alta? ¿Por qué?
La eficiencia térmica será la más alta para el argón porque tiene la relación de calor específico más alta, k= 1,667.
9.320 ¿Cuál es la diferencia entre los motores de gasolina con inyección de combustible y los motores diésel?
El combustible se inyecta en el cilindro en ambos motores, pero se enciende con una bujia en los motores de gasolina.
Ciclo Diesel
6-46€ ¿En qué se distingue un motor diésel de uno de gasolina?
Un motor diésel se diferencia del motor de gasolina en la forma en que se inicia la combustión. En los motores diésel la combustión es se inicia comprimiendo el aire por encima de la temperatura de autoignición del combustible, mientras que se inicia mediante una bujía en un motor de gasolina
9-47C ¿En qué se distingue el ciclo ideal Diesel del ciclo ideal de Otto?
El ciclo Diesel se diferencia del ciclo Otto únicamente en el proceso de adición de calor; tiene lugar a volumen constante en el ciclo Otto, pero a presión constante en el ciclo Diesel.
9-48C Para una relación especificada de compresión, ¿es más eficiente un motor diésel o uno de gasolina? Para un motor de gasolina.
9-49€ ¿Cuáles motores operan a relaciones de compresión más alta: los motores diésel o los de gasolina? ¿Por qué?
Los motores diésel funcionan con relaciones de compresión altas porque los motores diésel no tienen el problema de las detonaciones del motor.
9-50€ ¿Cuál es la relación de cierre de admisión? ¿Cómo afecta la eficiencia térmica de un ciclo Diesel?
Es la relación de los volúmenes del cilindro antes y después del proceso de combustión. Como la relación de cierre disminuye, la eficiencia del ciclo diésel aumenta.
Ciclos Stirling y Ericsson
9-70€ ¿Cuál ciclo está compuesto de dos procesos isotérmicos y dos de volumen constante?
El ciclo Stirling.
9-71€ ¿En qué se distingue el ciclo ideal Ericsson del ciclo Carnot?
Los dos procesos isoentrópicos del ciclo de Carnot son reemplazados por dos procesos de regeneración a presión constante en el Ciclo Ericsson.
9-72C Considere los ciclos ideales de Otto, Stirling y Carnot, operando entre los mismos limites de temperatura. ¿Cómo compararia usted las eficiencias térmicas de estos tres ciclos?
Las eficiencias de los ciclos de Carnot y Stirling serían las mismas, la eficiencia del ciclo de Otto sería menor.
9-73C Considere los ciclos ideales Diesel, Ericsson y Carnot operando entre los mismos limites de temperatura. ¿Cómo compararia usted las eficiencias térmicas de estos tres ciclos?
Las eficiencias de los ciclos de Carnot y Ericsson serían las mismas, la eficiencia del ciclo Diesel send Menor.
Ciclos reales e ideales de turbina de gas
9.830 ¿Cuáles son los cuatro procesos que constituyen el ciclo Brayton ideal simple? Son:
– — Compresión isentrópica (compresor).
– — Adición de calor constante isobárica.
– — Expansión isentrópica (turbina).
– rechazo de calor constante.
9.840 Para temperaturas máxima y minima fijas, ¿cuál es el efecto de la relación de presiones sobre a) la eficiencia térmica y b) la producción neta de trabajo de un ciclo Brayton ideal simple?
Para temperaturas máximas y minimas fijas:
a) la eficiencia térmica aumenta con la relación de presión
b] el trabajo neto aumenta con la relación de presión, alcanza un máximo y luego disminuye.
9.850 ¿Qué es la relación del trabajo de retroceso? ¿Cuales son los valores típicos de relación del trabajo de retroceso para ciclos de potencia de turbina de gas?
Es la relación entre la entrada de trabajo del compresor (o bomba) y la salida de trabajo de la turbina. Oscila entre 0,40 y 0,6 para motores de turbina de gas.
9-86€ ¿Por qué son las relaciones del trabajo de retroceso relativamente altas en los ciclos de potencia de turbina de gas?
En los motores de turbina de gas se comprime un gas y, por lo tanto, los requisitos de trabajo de compresión son muy grandes ya que el trabajo de flujo constante es proporcional al volumen especifico.
9-87 ¿Cómo afectan las ineficiencias de la turbina y el compresor a) la relación del trabajo de retroceso y b) la eficiencia térmica de un ciclo de potencia de turbina de gas?
a) aumenta la relación de trabajo de retroceso.
b) la eficiencia térmica disminuye.
Ciclo Brayton con regeneración
39-104 ¿Cómo afecta la regeneración la eficiencia de un ciclo Brayton, y cómo lo logra?
La regeneración aumenta la eficiencia térmica de un ciclo Brayton al capturar parte del calor residual del gas de escape y precalentar el aire antes de que entre en la cámara de
3-105€ Alguien asegura que, a relaciones de presiones muy altas, el uso de regeneración realmente disminuye la eficiencia térmica de un ciclo de potencia de turbina de gas. ¿Hay algo de verdad en esta afirmación: Explique.
51 A relaciones de compresión muy altas, la temperatura del gas a la salida de la turbina puede ser menor que la temperatura en la salida del compresor. Por lo tanto, si estas dos corrientes se ponen en contacto térmico en un regenerador, el calor fuirá hacia el gases de escape en vez de desde los gases de escape. Como resultado, la eficiencia térmica disminuirá.
39-106€ Defina la efectividad de un regenerador usado en ciclos de turbina de gas. La medida en que un regenerador se acerca a un regenerador ideal se llama efectividad e y se dar E£= Bregen art FEGFA mar
3-107€ En un regenerador ideal, ¿el aire que sale del compresor se calienta a a) la temperatura a la entrada de la turbina, b) la temperatura a la salida de la turbina, £) ligeramente arriba de la temperatura de salida de la turbina?
b) la temperatura a la salida de la turbina.
39-108€ En 1903, Aegidius Elling, de Noruega, diseñó y construyó una turbina de gas de 11 hp que usaba inyección de vapor de agua entre la cámara de combustión y la turbina para enfriar los gases de combustión a una temperatura segura para los materiales disponibles en esa época. En la actualidad hay varias plantas eléctricas de turbina de gas que usan inyección de vapor de agua para aumentar la potencia y mejorar la eficiencia térmica. Por ejemplo, se reporta que la eficiencia térmica de la turbina de gas General Electric 1M5000 aumenta de 35.8 por ciento en operación de ciclo simple a 43 por ciento cuando se usa inyección de wapor de agua. Explique por qué la inyección de vapor de agua aumenta la producción de potencia y la eficiencia de las turbinas de gas. Explique también cómo obtendria usted el vapor de agua.
El vapor infectado aumenta el caudal másico a través de la turbina y, por lotanto, la potencia de salida. Esto a su vez, aumenta la eficiencia térmica ya que 11 =7 v W aumente mientras Qin permanece constante. El vapor se puede obtener utilizando los gases de escape calientes. Ciclo Brayton con interenfriamiento, recalentamiento y regeneración
93-122 ¿Con qué modificaciones se aproximara el ciclo simple ideal de turbina de gas al ciclo Ericsson?
A medida que aumenta el número de etapas de compresión y exparsión y se emplea la regeneración, el Brayton ideal cido se acercará al ciclo de Eric=som.
9-123C Para una razón de presión especifica, ¿por qué la compresión de etapas múltiples con interentriamiento disminuye el trabajo del compresor, y la expansión de etapas múltiples con recalentamiento incrementa el trabajo de la turbina?
Porque el trabajo de flujo estacionario es proporcional al volumen especifico del gas. El interenfriamiento disminuye el volumen especifico promedio del gas durante la compresión y, por lo tanto, el trabajo del compresor. El recalentamiento aumenta el volumen específico promedio del gas y, por lo tanto, la salida de trabajo de la turbina.
9-124C El proceso de compresión de una sola etapa de un ciclo Brayton ideal sin regeneración se reemplaza por un proceso de compresión de etapas múltiples con interenfriamiento, entre los mismos limites de presión. Como resultado de esta modificación, a) ¿Aumenta, disminuye o permanece ¡gual el trabajo del compresor? bj) ¿Aumenta, disminuye o permanece igual la relación del trabajo de retroceso? c) ¿Aumenta, disminuye o permanece igual la eficiencia térmica?
a) Disminuye — b) Disminuye c) Disminuye
9-1250 El proceso de expansión de una sola etapa de un ciclo Brayton ideal sin regeneración se reemplaza por un proceso de expansión de etapas múltiples con recalentamiento, entre los mismos limites de presión. Como resultado de la modificación, a) ¿Aumenta, disminuye o permanece igual el trabajo de la turbina? b) ¿Aumenta, disminuye o permanece ¡igual la relación del trabajo de retroceso? c) ¿Aumenta, disminuye o permanece igual la eficiencia térmica? a) Incrementa b) Disminuye c) Disminuye
9-126€ Un ciclo simple ideal Brayton sin regeneración se modifica para incorporar compresión de etapas múltiples con interenfriamiento y expansión de etapas múltiples con recalentamiento, sin cambiar los limites de presión ni de temperatura del ciclo. Como resultado de estas dos modificaciones, 0) ¿Aumenta, disminuye o permanece igual la producción neta de trabajo? b) ¿Aumenta, disminuye o permanece igual la relación del trabajo de retroceso? c) ¿Aumenta, disminuye o permanece igual la eficiencia térmica?
d) ¿Aumenta, disminuye o permanece igual el rechazo de calor? a) Incrementa b) Disminuye — c) Disminuye — d) Incrementa
9-127C Un ciclo Brayton ideal simple se modifica para incorporar compresión de etapas múltiples con interenfriamiento, expansión de etapas múltiples con recalentamiento, modificaciones, 0) ¿Aumenta, disminuye o permanece igual la producción neta de trabajo? b) ¿Aumenta, disminuye o permanece igual la relación del trabajo de retroceso? c) ¿Aumenta, disminuye o permanece igual la eficiencia térmica?
d) ¿Aumenta, disminuye o permanece igual el rechazo de calor?
a) Incrementa b) Disminuye c) Incrementa d) Disminuye
9-128C En un ciclo ideal de turbina de gas con interenfriamiento, recalentamiento y regeneración, al aumentar el número de etapas de compresión y expansión, la eficiencia térmica del ciclo tiende a a) 100 por ciento, b) la eficiencia del ciclo de Otto, c) la eficiencia del ciclo de Carnot. () la eficiencia del ciclo de Carnot.
Ciclos de vapor de Carnot
10-1€ ¿Por qué el ciclo de Carnot no es un modelo realista para las centra les eléctricas deVapor?
El cido de Carnot no es un modelo realista para las centrales eléctricas de vapor porque:
-Limitando los procesos de transferencia de calor a sistemas de dos fases para mantener condiciones isotérmicas limita severamente la temperatura máxima que se puede utilizar en el ciclo.
-La turbina tendrá que manejar vapor con un alto contenido de humedad que causa erosión.
-No es práctico para diseñar un compresor que maneje dos fases.
Ciclo de Rankine simple
10-6€ ¿Cuáles son los cuatro procesos que integran el ciclo de Rankine ideal simple?
– Compresión isentrópica en una bomba.
– Constante adición de calor en una caldera a presión constante.
– Expansión isentrópica en una turbina. – Rechazo de calor constante en un condensador a presión constante.
10-7€ Considere un ciclo Rankine ideal simple con condiciones fijas a la entrada de la turbina. Cuál es el efecto que provoca reducir la presión del condensador en:
La entrada de trabajo de la bomba: Aumenta La salida de trabajo de la turbina: Aumenta El suministro de calor: Aumenta El rechazo de calor: Disminuye La eficiencia del ciclo: Aumenta El contenido de humedad a la salida de la turbina: Aumenta
10-8€ Considere un ciclo Rankine ideal simple con temperatura fija a la entrada de la turbina y presión fija del condensador. Cuál es el efecto de aumentar la presión de la caldera en:
La entrada de trabajo de la bomba: Aumenta
La salida de trabajo de la turbina: Aumenta
El suministro de calor: Aumenta
El rechazo de calor: Disminuye
La eficiencia del ciclo: Aumenta
El contenido de humedad a la salida de la turbina: Aumenta
10-9€ Considere un ciclo Rankine ideal simple con presiones de la caldera y el condensador fijas. Cuál es el efecto de sobrecalentar el vapor a una temperatura más alta en:
La entrada de trabajo de la bomba: Permanece igual
La salida de trabajo de la turbina: Aumenta
El suministro de calor: Aumenta
El rechazo de calor: Aumenta
La eficiencia del ciclo: Aumenta
El contenido de humedad a la salida de la turbina: Disminuye
10-10€ ¿En qué difieren los ciclos reales de energía de vapor de los idealiza dos?
En que los ciclos reales involucran fricción y caídas de presión en varios componentes y tuberías, y pérdida de calor al medio desde estos componentes y tuberias.
10-11C Compare las presiones a la entrada y a la salida de la caldera para ciclos a) real y b] ideal. La presión de salida de la caldera será:
a) Más baja que la presión de entrada de la caldera en los ciclos reales
b) La misma que la presión de entrada de la caldera en ciclos ideales.
10-12C La entropía del vapor de agua aumenta en las turbinas reales de vapor como resultado de las irreversibilidades. En un esfuerzo por controlar el aumento de entropía, se propone enfriar el vapor de agua en la turbina haciendo circular agua de enfriamiento alrededor de la carcasa de la turbina. $e alega que esto reducirá la entropía y la entalpia del vapor a la salida de la turbina y aumentará por tanto la producción de trabajo. ¿Cómo evaluaria usted esta propuesta?
Rechazariamos esta propuesta porque Wire =h1 – h2 – Que, y cualquier pérdida de calor del vapor afectará negativamente la salida de trabajo de la turbina.
10-13C ¿Es posible mantener una presión de 10 kPa en un condensador que se enfría mediante agua de río que entra a 20 *C?
Si, porque la temperatura de saturación del vapor a 10 kPa es de 45,81 *C, que es mucho más
alta que la temperatura del agua de enfriamiento.
Ciclo Rankine regenerativo
10-420 ¿Cómo cambian las siguientes cantidades cuando el ciclo Rankine ideal simple se modifica con regeneración? Suponga que el flujo másico a través de la caldera es el mismo.
Producción de trabajo de la turbina: Disminuye
Calor suministrado: Disminuye
Calor rechazado: Disminuye
Contenido de humedad a la salida de la turbina: Permanece igual
10-430 Durante el proceso de regeneración se extrae algo de vapor de agua de la turbina y se usa para calentar el agua líquida que sale de la bomba. Esto no parece muy inteligente, pues el vapor extraido podría producir algo más de trabajo en la turbina. ¿Cómo justifica usted esta acción?
Es una buena idea porque desperdiciamos un poco de trabajo potendal, pero ahorramos mucho de la entrada de calor. Al vapor extraido le queda poco trabajo potencial, y la mayor parte de su energía sería parte del calor rechazado de todos modos. Por lo tanto, com trabajo.
10-44 ¿En qué se distinguen los calentadores abiertos de agua de alimentación de los calentadores cerrados de agua de alimentación calentadores de agua de alimentación cerrados no se mezclan.
10:45€ Considere un ciclo Rankine ideal simple y un ciclo ideal Rankine regeneratheo con un calentador abierto de agua de alimentación. Los dos ciclos son muy parecidos, salvo que el agua de alimentación en el ciclo regenerativo se calienta extrayendo algo de vapor justo antes de que entre a la turbina. ¿Cómo compararla usted las eficiencias de estos ciclos?
Ambos ciclos tendrán la misma eficiencia.
10-46€ invente un ciclo Rankine regenerativo que tenga la misma eficiencia térmica que el ciclo Carnot. Muestre el ciclo en un diagrama T-s.
Para tener la misma eficiencia térmica que el cido de — | Carnot, el cido debe recibir y rechazar calor isotérmicamente. Por lo tanto, el liquido debe llevarse al estado de liquido saturado a la presión de la caldera isotérmicamente, y el vapor debe ser un vapor saturado a la entrada de la turbina. Esto calor (calentadores de agua de alimentación), como se muestra en el diagrama T-s. Análisis de ciclos de potencia de vapor con base en la segunda ley
10-620 ¿Cómo se puede mejorar la eficiencia según segunda ley de un ciclo Rankine ideal simple?
En el ciclo de Rankine ideal simple, las imeversibilidades ocurren durante los procesos de adición de calor en la caldera y de rechazo enel condensador, y ambos se deben a la diferencia de temperatura. Por lo tanto, las irmreversibilidades pueden disminuir y, por lotanto, la eficiencia de la segunda ley se puede sumentar al minimizar les diferencias de temperatura durante la transferencia de calor en la caldera y el condensador. Una forma de hacerlo es la Cogeneración
10-70€C ¿Cómo se define el factor de utilización e,, para plantas de cogeneración? ¿Podría €,, ser igual a 1 para una planta de cogeneración que no produce potencia?
El factor de utilización de una planta de cogeneración es la relación de la energía utilizada para un fin útil entre el total de energía suministrada.
Podría ser la unidad para una planta que no produce energía.
10-71C Considere una planta de cogeneración para la que el factor de utilización es 1. ¿La irreversibilidad asociada con este ciclo es necesariamente cero? Explique.
No. Una planta de cogeneración puede implicar estrangulamiento, fricción y transferencia de calor a través de una diferencia de temperatura finita, y todavía tienen un factor de utilización de 1.
10-720 Considere una planta de cogeneración para la cual el factor de utilización es 0.5. ¿La destrucción de exergía asociada con esta planta puede ser cero? Si es que si, ¿bajo cuáles condiciones?
Si, si el cido no implica irreversibilidades como estrangulamiento, fricción y transferencia de calor a través de un número finito de diferencias de temperatura.
10-73 ¿Cuál es la diferencia entre cogeneración y regeneración?
La cogeneración es la producción de más de una forma útil de energía a partir de la misma fuente de energía. La regeneración es la transferencia de calor del fluido de trabajo en alguna etapa a otra etapa.
Ciclos de potencia combinados de gas-vapor
10-81C En los ciclos combinados de gas-vapor, ¿cuál es la fuente de energía para el vapor?
La fuente de energía del vapor es la energía residual de los gases de combustión agotados. La fuente de energía del vapor es la energía residual de los gases de combustión agotados.
10-820 ¿Por qué el ciclo combinado de gas-vapor es más eficiente que cualquiera de los ciclos operados por sí solos?
Debido a que el ciclo combinado de gas y vapor aprovecha las caracteristicas deseables del ciclo de gas a alta temperatura, y los de ciclo de vapor a baja temperatura, y los combina. El resultado es un ciclo más eficiente que cualquiera de los ciclos ejecutados operando solo. ciclos binarios de vapor
10-91C ¿Cuál es la diferencia entre el ciclo binario de potencia de vapor y el ciclo combinadode potencia de gas-vapor?
En los ciclos binarios de potencia de vapor, ambos ciclos son ciclos de vapor. En el ciclo energético combinado gas-vapor, uno de los ciclos es un ciclo de gas.
10-920 ¿Qué es un ciclo binario de potencia? ¿Cuál es su propósito?
El ciclo de potencia binario es un ciclo que en realidad es una combinación de dos ciclos; uno en la región de alta temperatura, y el otro en la región de baja temperatura. Su propósito es aumentar la eficiencia térmica.
10-930 ¿Por qué el vapor de agua no es un fluido ideal de trabajo para los ciclos de potencia de vapor?
El vapor no es un fluido ideal para los ciclos de energía de vapor porque su temperatura crítica es baja, su cúpula de saturación parece una V invertida y la presión del condensador es demasiado baja.
10-94C ¿Por qué el mercurio es un fluido adecuado de trabajo para el ciclo “de arriba” de un ciclo binario de vapor, pero no para el ciclo “de abajo”?
Porque el mercurio tiene una temperatura crítica alta, una presión crítica relativamente baja, pero una presión de condensador muy baja.
También es tóxico, caro y tiene una baja entalpía de vaporización.
10-122 Considere un ciclo Rankine ideal simple. Si la presión del condensador disminuye manteniendo igual el estado a la entrada de la turbina:
a) la producción de trabajo de la turbina disminuirá
b) la cantidad de trabajo rechazado disminuirá
c) la eficiencia del ciclo disminuirá
d) el contenido de humedad a la salida de la turbina disminuirá
e) el consumo de trabajo de la bomba disminuirá
10-123 Considere un ciclo Rankine ideal simple con presiones fijas de la caldera y del condensador. 51 se sobrecalienta el vapor a una temperatura más alta:
a) la producción de trabajo por la turbina disminuirá
b) la cantidad de calor rechazado disminuirá
2 la eficiencia del ciclo disminuirá
d) el contenido de humedad a la salida de la turbina disminuirá
e) la cantidad de entrada de calor disminuirá
10-124 Considere un ciclo Rankine ideal simple con presiones fijas de la caldera y del condensador. Si el ciclo se modifica con recalentamiento:
a) la producción de trabajo por la turbina disminuirá
bj la cantidad de trabajo rechazado disminuirá
e) el consumo de trabajo por la bomba disminuirá
d) el contenido de humedad a la salida de la turbina disminuirá
e) la cantidad de entrada de calor disminuirá
10-125 Considere un ciclo Rankine ideal simple con presiones fijas de la caldera y del condensador. Si el ciclo se modifica con regeneración que comprende un calentador abierto de agua de alimentación (seleccione la afirmación correcta por unidad de masa de vapor que fluye a través de la caldera).
a) la producción de trabajo por la turbina disminuirá
bj la cantidad de calor rechazado aumentará
c] la eficiencia térmica del ciclo disminuirá
d) la calidad del vapor a la salida de la turbina disminuirá
e) la cantidad de entrada de calor aumentará
El ciclo de Carnot invertido
11-1€ ¿Por qué estudiamos el ciclo de Carnot invertido, aunque no es un modelo realista para los ciclos de refrigeración?
El ciclo de Carnot invertido sirve como estándar contra el cual se pueden comparar los ciclos de refrigeración reales. También el COP del ciclo de Carnot invertido proporciona el límite superior para el COP de un ciclo de refrigeración que opera entre el limite de temperatura especifica.
11-20 ¿Por qué el ciclo de Carnot invertido ejecutado dentro del domo de saturación no es un modelo realista para ciclos de refrigeración?
Debido a que el proceso de compresión implica la compresión de una mezcla de liquido y vapor que requiere un compresor que manejará dos fases, y el proceso de expansión implica la expansión de refrigerante con alto contenido de humedad.
Ciclos ideales y reales de refrigeración por compresión de vapor
11-5€ ¿El ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor tiene algunas irreversibilidades internas?
Si; el proceso de estrangulamiento es un proceso internamente irreversible.
11-6€ ¿Por qué no se reemplaza la válvula de estrangulación por una turbina isentrópica en el ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor?
Para hacer que el ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor se aproxime mas al ciclo real.
11-70 $e propone usar agua en vez de refrigerante 134a como fluido de trabajo en aplicaciones de acondicionamiento de alre cuando la temperatura mínima no caiga nunca por debajo del punto de congelación. ¿Apoyaría usted esta propuesta? Explique.
No. Suponiendo que el agua se mantiene a 10 *C en el evaporador, la presión del evaporador será la presión de saturación correspondiente a esta presión, que es de 1,2 kPa. No es práctico diseñar sistemas de refrigeración o aire acondicionado que involucran presiones tan bajas.
11-8€ En un sistema de refrigeración, ¿recomendaria usted condensar el refrigerante 134a a una presión de 0.7 o de 1.0 MPa si el calor se va a rechazar a un medio de enfriamiento a 15 *C? ¿Por qué?Permitiendo una diferencia de temperatura de 10%C para una transferencia de calor efectiva, la temperatura de condensación del refrigerante debe ser de 25*C. La presión de saturación correspondiente a 25*C es de 0,67 MPa. Por lo tanto, lo recomendado la presión sería de 0,7 MPa. 11-9€ ¿El área comprendida dentro de un ciclo en un diagrama T-s representa la entrada neta de trabajo para el ciclo de Carnot invertido? ¿Y para el ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor?
El área bajo la curva cíclica en un diagrama T-s representa la entrada de trabajo neto para el ciclo de Carnot invertido, pero no para el ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor. Esto se debe a que este último ciclo implica un proceso irreversible.
11-10€ Considere dos ciclos de refrigeración por compresión de vapor. El refrigerante entra a la válvula de estrangulación como liquido saturado a 30 *C en un cido y como liquido subenfriado a 30 *C en el otro. La presión del evaporador para ambos ciclos es la misma. ¿Cuál ciclo piensa usted que tendrá un COP más alto?
El ciclo que involucra liquido saturado a 30″ tendrá un COP más alto porque, a juzgar por el diagrama T-5, requerirá una menor entrada de trabajo para la misma capacidad de refrigeración.
11-110 El COP de los ciclos de refrigeración por compresión de vapor mejora cuando el refrigerante se subentfría antes de que entre a la válvula de estrangulación. ¿Se puede subentriar indefinidamente el refrigerante para maximizar este efecto, o hay un limite inferior? Explique.La temperatura minima a la que se puede enfriar el refrigerante antes del estrangulamiento es la temperatura del sumidero (El medio refrigerante) ya que el calor se transfiere del refrigerante al medio refrigerante.
Selección de refrigerante11-380 Al seleccionar un refrigerante para cierta aplicación, ¿qué cualidades buscaría usted en el refrigerante?Las caracteristicas deseables de un refrigerante son tener una presión de evaporador por encima de la atmostérica, y una presión del condensador que corresponde a una temperatura de saturación por encima de la temperatura del medio refrigerante. Otras características deseables de un refrigerante incluyen ser no tóxica, no corrosivo, no inflamable, químicamente estable, que tenga una alta entalpia de vaporización (minimiza el caudal másico] y, por supuesto, que esté disponible a bajo costo trabajo. 5i este refrigerador wa a operar en un entorno a 30 *C, ¿cual es la presión mínima a la que se debe comprimir el refrigerante? ¿Por qué?La presión minima a la que debe comprimirse el refrigerante es la presión de saturación del refrigerante en 30*C, que es 0.771 MPa. A presiones más bajas, el refrigerante tendra que condenzarse a temperaturas más bajas que la temperatura del entorno, lo que no puede suceder.11-400 Un refrigerador con refrigerante 1343 debe mantener el espacio refrigerado a 10 *C. ¿Recomendaria usted una presión de evaporador de 0,12 o de 0,14 MPa para este sistema? ¿Por qué?Permitiendo una diferencia de temperatura de 10*€c para una transferencia de calor efectiva, la temperatura de evaporación del refrigerante debe ser -20%C. La presión de saturación correspondiente a -20*C es de 0,133 MPa. Por lo tanto, la presión recomendada sería 0,12 MPa.