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URSO: TERMODINAMICA 07/05/201
g. Ing. PEDRO MODESTO LOJA HERRERA
TERMODINAMICAMg. Ing. PEDRO MODESTO LOJA HERRERA
390
SEGUNDO Y TERCER PRINCIPIO DE TERMODINAMICA
CONTENIDO
PROPOSICION DE CLAUSIUS
“El calor puede pasar por si mismo bajo cualquier circunstancia de una temperatura a otrainferior, pero no en sentido contrario”“Todos los sistemas tienden a acercarse a un estado de equilibrio”
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PROPOSICION DE KELVIN
“En todo sistema cuya energía permanezca constante, la entropía puede aumentar opermanecer constante, pero nunca podrá disminuir”.
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PROPOSICION DE CARNOT
PROPOSICION DE CARNOT: “Es imposible construir una maquina que operandocíclicamente no produzca otro efecto que la absorción de calor de un deposito y suconversión en una cantidad equivalente de trabajo”“Si una maquina térmica tiene que convertir continuamente calor en trabajo sin producircambios en otras partes del sistema, es necesario que dicha tome calor de una fuente a altatemperatura, convierta parte de este en una equivalente cantidad de trabajo y ceda el restodel calor a un reservorio a baja temperatura”. La fracción del calor absorbido a latemperatura alta que se convierte en trabajo se llama la EFICIENCIA de la maquina.
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SEGUNDO Y TERCER PRINCIPIO DE TERMODINAMICA
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MAQUINAS TERMICAS
CONTENIDO
CICLOS DE TERMODINAMICOSTERMODINAMICAMg. Ing. PEDRO MODESTO LOJA HERRERA
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CICLOS DE TERMODINAMICOSTERMODINAMICAMg. Ing. PEDRO MODESTO LOJA HERRERA
396
MOTOR DE COMBUSTION INTERNATERMODINAMICAMg. Ing. PEDRO MODESTO LOJA HERRERA
397
http://rds.yahoo.com/_ylt=A9G_bHKS79ZJbmABmc6jzbkF/SIG=122uon1jq/EXP=1238909202/**http:/renmiata.no.sapo.pt/images/106_0697.JPG
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CHILLERTERMODINAMICAMg. Ing. PEDRO MODESTO LOJA HERRERA
400http://www.youtube.com/watch?v=1MiQCBIx1mM
FLUJO DE CALOR Y FOCOS TERMICOSTERMODINAMICAMg. Ing. PEDRO MODESTO LOJA HERRERA
401
MAQUINATERMICA
CUERPOCALIENTE
CUERPOFRIO
MOTOR TERMICO
FOCOCALIENTE(FUENTE)
FOCOFRIO
(SUMIDERO)
W
GENERADO
http://www.youtube.com/watch?v=1MiQCBIx1mMhttp://www.youtube.com/watch?v=1MiQCBIx1mM
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FLUJO DE CALOR Y FOCOS TERMICOSTERMODINAMICAMg. Ing. PEDRO MODESTO LOJA HERRERA
402
MAQUINATERMICA
FOCOCALIENTE
FOCOFRIO
WREQUERIDO
CUERPOCALIENTE
CUERPOFRIO
REFRIGERADOR
BOMBA DE CALOR
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403
RENDIMIENTO DE LAS MAQUINAS TERMICAS
CONTENIDO
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TIPOS DE MÁQUINAS TÉRMICASTERMODINAMICAMg. Ing. PEDRO MODESTO LOJA HERRERA
404
Motor térmico
Fuente de calor T f
Fuente de calor T c
Q c
Q f
W
Bomba térmica Refrigerador
Fuente de calor T f
Fuente de calor T c
Q c
Q f
W
Fuente de calor T f
Fuente de calor T c
Q c
Q f
W
EFICIENCIA: RENDIMIENTO DE MOTORES TERMICOS
El trabajo neto producido por una maquina térmica e igual al calor absorbido del fococaliente menos el calor rechazado al foco frio.
TERMODINAMICAMg. Ing. PEDRO MODESTO LOJA HERRERA
405
kW QQW
kg kJ qqw
kJ QQW
f cneto
f cneto
f cneto
:tiempodeunidadpor
:masadeunidadpor
:netoTrabajo/
kJatemperatur bajadefocoel haciaotransferidcalor deCantidad
kJatemperatur altadefocoel desdeotransferidcalor deCantidad
:Donde
f
c
Q
Q
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EFICIENCIA: RENDIMIENTO DE MOTORES TERMICOS (2)
La eficiencia de un sistema que sigue un ciclo de potencia puede describirse en función dela cantidad de energía añadida en forma de calor Qc que se convierte en una producciónneta de trabajo Wciclo.Como la energía se conserva el rendimiento no puede ser mayor que la unidad (100%) yaque una parte del calor se traslada al cuerpo frio.
TERMODINAMICAMg. Ing. PEDRO MODESTO LOJA HERRERA
406
c
neto
c
f
c
f c
Q
Q
Q
QQ
QW
1
Primer PrincipioES IMPOSIBLE GANAR A LANATURALEZA
Segundo PrincipioES IMPOSIBLE INCLUSO EMPATAR
Fuente decalor
MáquinaTérmica
Fuente Fría
TC
TF
QC
QF
W
CICLOS DE POTENCIA QUE OPERAN ENTRE DOS FOCOSTERMODINAMICAMg. Ing. PEDRO MODESTO LOJA HERRERA
407
n = Wciclo / Qc = 1 – (Qf/Qc)
Kelvin: (Qf/Qc) rev = Tf/TcEntonces: n = 1- Tf/Tc
Lo que se conoce como rendimientode carnot, es el máximo rendimientoposible.
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COEFICIENTE DE DESEMPEÑO (COP):RENDIMIENTO DE BOMBAS DE CALOR Y REFRIGERADORES (CHILLERS)
La eficiencia de un sistema que opera como un refrigerador o una bomba de calor, puededescribirse en función de la cantidad de energía que se desea retirar (refrigerador) oagregar (bomba de calor) entre el trabajo neto entregado.
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408
netoW Q
requeridaEntradadeseadaSalida
COP
COEFICIENTE DE DESEMPEÑO (COP):RENDIMIENTO DE BOMBAS DE CALOR Y REFRIGERADORES (CHILLERS)
TERMODINAMICAMg. Ing. PEDRO MODESTO LOJA HERRERA
409
f c
f
neto
f
QQ
Q
W
Q
requeridaEntradaretirar aCalor
COP or refrigerad
f c
c
neto
c
QQQ
W Q
requeridaEntradaentregar aCalor
COP térmicabomba
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Motor térmico
Fuente de calor T f
Fuente de calor T c
Q c
Q f
W
Bomba térmica Refrigerador
Fuente de calor T f
Fuente de calor T c
Q c
Q f
W
Fuente de calor T f
Fuente de calor T c
Q c
Q f
W
RENIDMIENTO DE MAQUINAS TERMICASTERMODINAMICAMg. Ing. PEDRO MODESTO LOJA HERRERA
410
f c
f
f c
c
c
f
T T
T
T T T
T
T
Q
W Refrig.TermicaB.
c
neto COP COP
:CARNOTDEOSRENDIMIENT
1
f c
cc
TermicaB. -COP QQ
Q
W
Q
f c
f f
Refrig. -COP
QQ
Q
W
Q
c
neto
c
f
QQ
QW
1