Examen Termodinamica

EXAMEN DE TERMODINÀMICA

CÓDIGO DE HONOR: certifico que este trabajo no es una copia

Nombre: Marco Ortega

Firma: Marco Ortega

Fecha: 2013-07-22

Carrera

Ing Industrial

PARTE 1.- (4 PUNTOS)

Un ciclo Ideal consiste de cuatro procesos termodinámicos que actúan sobre el fluido de trabajo:

• 1-2. Expansión Isotérmica

• 2-3. Extracción de calor isométrico. Qr 2

• 3-4. Compresión Isotérmica

• 4-1. Adición de calor isométrico. Qr 1

A) CON LOS DATOS LEIDOS DEL DIAGRAMA DEL CO2 ADJUNTO, DE LA TABLA ADJUNTA Y ESCOGIDOS SEGÚN SU CRITERIO, ELABORE UNA TABLA DE LO QUE SE INDICA A CONTINUACIÓN:

 Masa de gas m (kg)

 Densidad normal del gas δ (kg/m3)

 Calor específico a volumen constante Cv (kJ/kg.K)

 Constante del gas (Cp -Cv) =R (kJ/kg.K). Ver tabla adjunta.

 Temperatura máxima Tmax (K)

 Temperatura mínima Tmin (K)

 Diferencia de temperatura (Tmax - Tmin ) =ΔT (K)

 Volumen mínimo Vmin (m3)

 Volumen máximo Vmax (m3)

 Relación de compresión (Vmin /Vmax) =r

 Rendimiento del economizador ,e =(%/100)

 Cantidad de calor Qi (kJ)

 Cantidad de trabajo Wi (kJ)

 En la expansión isotérmica el trabajo efectuado, igual a la cantidad de calor aportada vale: Qe = We = m . R . Tmax . logn ( r ) (kJ)

 (1) En el enfriamiento a volumen constante, el calor extraído vale:

Qr1 = - m . Cv . ΔT (kJ)

 (2) En la compresión isotérmica el trabajo requerido, igual al calor extraído vale

 Qc = Wc = - m . R . Tmin . logn ( r ) (kJ)

 (3) Con el rendimiento del recuperador, e, el calor disponible en él vale:

Qr2 = e . Qr1 (kJ)

 (4) y la diferencia entre el calor disponible y el requerido para volver a la temperatura Tmax: ΔQr = (1 - e) . Qr1 = (1 - e) . m . Cv . ΔT (kJ)

 (5) deberá ser aportada antes de la expansión, por la fuente caliente, para volver a las condiciones iniciales. El trabajo útil efectuado, diferencia entre (1) y (3) vale

W = m . R . ΔT . logn ( r ) (kJ)

 (6) y el calor total ingresado , suma de (1) y (5):

 Q = m . R . Tmax . logn ( r ) + (1 - e) . m . Cv . ΔT

 (kJ) (7) Relacionando la (6) con la (7), se obtiene el rendimiento térmico del ciclo que vale: η = R . ΔT. logn ( r ) / (R . Tmax . logn ( r ) + (1-e) . Cv . ΔT)

 (8) Se notará que cuando e = 1 , el segundo término del divisor se anula, y este rendimiento se reduce a : ηc = ΔT / Tmax

 Fluido de Trabajo es un gas.

En la expansión isotérmica el trabajo efectuado, igual a la cantidad de calor aportada vale: Qe = We = m . R . Tmax . logn ( r ) (kJ)

(1) En el enfriamiento a volumen constante, el calor extraído vale: Qr1 = - m . Cv . ΔT (kJ)

PARTE 2.- (2 PUNTOS)

EN EL DIAGRAMA PRESIÓN-ENTALPÍA DEL ANHIDRIDO CARBÓNICO (ADJUNTO):

a.- ENUMERE LAS VARIABLES REPRESENTADAS Y SUS UNIDADES

Temperatura._

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