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Depositos De Energía Termica


Enviado por   •  8 de Diciembre de 2013  •  1.958 Palabras (8 Páginas)  •  5.963 Visitas

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DEPOSITOS DE ENERGIA TERMICA

Recibe este nombre un cuerpo hipotético con una capacidad de energía térmica grande (masa por calor especifico) que pueda sumisitrar o absorber cantidades finitas de calor sin que sufran ningún cambio de temperatura. En la practica los grandes cuerpos de agua en los océanos, lagos y ríos, así como el aire atmosférico pueden modelarse como depósitos de engría térmica, debido a sus grandes capacidades de almacenamiento de energía térmicas o de masas térmicas. Un sistema de dos fases también puede modelarse como un deposito puesto que absorbe y libera grandes cantidades de calor y se mantiene a temperaturas constantes. Otro ejemplo de deposito de energía térmica es el horno industrial. Las temperaturas de la mayor parte delos hornos son controlados con gran cuidado y son capaces de suministrar grandes cantidades de energía térmica de una manera especialmente isotérmica.

En realidad, un cuerpo no tiene que ser muy grande para ser considerado como un deposito. Cualquier cuerpo físico cuy capacidad de energía térmica sea grande respecto a la cantidad de energía que suministra y absorbe puede modelarse como un deposito. Un deposito que suministra energía en forma de calor, recibe el nombre de fuente y uno que absorbe energía en forma de calor se denomina sumidero. Los depósitos de energía térmica se conocen como depósitos de calor, el manejo irresponsable de la energía de deshecho puede aumentar de modo significativo la temperatura de ciertas partes del ambiente y provocar lo que se llama contaminación térmica.

MAQUINAS TERMICAS

La experiencia conduce concluir que el trabajo es convertible en calor directa y completamente, pero convertir el calor a trabajo requiere el uso de algunos dispositivos especiales, esos dispositivos se llaman maquinas térmicas, Las máquinas térmicas difieren considerablemente de otras aunque todas se caracterizan por lo siguiente:

1.- reciben calor de una fuente de alta temperatura

2.-Convierten parte de esta calor en trabajo

3.- Liberan el calor del desecho en un sumidero de baja temperatura

4.- operan en un ciclo

las maquinas térmicas de otros dispositivos suelen incluir un fluido al cual y desde el cual se transfiere calor mientras se somete a un ciclo. Este fluido recibe el nombre del fluido de trabajo.

El termino maquina térmica, muchas veces tiene un sentido mas amplio para incluir dispositivos que producen trabajo, que no operan en un ciclo termodinámico, máquinas que producen combustión interna, como las turbinas de gas y los motores de automóvil entran en esta categoría. Los dispositivos operan en un ciclo mecánico pero no en n ciclo termodinámico, ya que el fluido de trabajo no se somete a un ciclo completo. En lugar de que se enfríen a su temperatura inicial, los gases de escape se evacuan y sustituyen por una mezcla de aire puro y de combustible al final del ciclo. El dispositivo productor de trabajo que mejor encaje en la definición de maquina térmica es la central eléctrica de vapor que es una maquina de combustión externa. El proceso de combustión sucede fuera de la maquina y la energía térmica liberada durante este proceso se trasfiere al vapor como calor

La siguiente figura es un diagrama esquemático de una central eléctrica de vapor. Este es un diagrama bastante simplificado. Las diferentes cantidades que muestra la figura son : Q es la cantidad de calor suministrada al vapor en el generador de vapor de una fuente de alta temperatura. Q sal es la cantidad de calor liberado del vapor atrav4es del condensado en un sumidero de bja temperatura. W sal cantidad de trabajo entregado cuando se expande en la turbina. Wen cantidad de trabajo requerido para comprimir el agua a la presion de la caldera.

La salida neta de trabajo de esta central eléctrica es la diferencia entre el trabajo total de salida y el trabajo de entrada:

Wneto = W sal - W en (KJ)

El trabajo neto tambien puede denominarse a partir de los datos de la transferencia de calor

Wn = Qen - Qsal

Eficiencia térmica. Es la fracción de entrada de calor que se convierte en la salida de trabajo neto, es una medida de rendimiento de una maquina térmica y se evalúa de la siguiente manera.

H nth = salida deseada

entrada requerida

En maquinas térmicas la salida deseada es la salida neta de trabajo y la entrada requerida es la cantidad de calor suministrada al fluido de trabajo. En este caso la eficiencia térmica de una maquina de este tipo se expresa como:

Nth = salida nets de trabajo

Entrada neta de calor

Nth = Wn S = Qen - Qsal

Qen Qen

Nth = 1 - Qsal

Qen

Si Qh = Qen Qh - Ql = Nth = 1 - QL

Qh Qh

Ql = Qsal

Enunciando la segunda ley de la termodinámica según Kelvin - Planck

Las maquinas térmicas operando incluso en condiciones ideales deben liberar un poco de calor o un deposito de baja temperatura para completar el ciclo. Esto es, ninguna maquina térmica convierte todo el calor que recibe en trabajo útil. Esta limitación en la eficiencia de las maquinas térmicas forma la base del enunciado de Kelvin - Planck de la segunda ley de la termodinámica la cual expresa: Es imposible para cualquier dispositivo que opera en un ciclo intercambiar calor de un solo deposito y producir una cantidad neta de trabajo.

El enunciado de kelvin - Planck también puede expresarse de la siguiente manera. Ninguna maquina termica puede tener una eficiencia del 100%

Refrigeradores y bombas de calor

La transferencia de calor de un medio de baja temperatura a uno de alta temperatura requiere de dispositivos especiales llamados refrigeradores; estos son dispositivos ciclicos cuyo fluido de trabajo se denomina refrigerante. El ciclo de refrigeración empleado con mayor frecuencia es el ciclo de refrigeración por compresión de vapor

Coeficiente de operación

La eficiencia de un refrigerador se expresa en términos del coeficiente de operación (COP) , el objetivo de un refrigerador es quitar calor (O2) del espacio

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