Integrantes:

Hadded, Migyeli

León, Glexys

Rivero, Rubí

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAINSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO SANTIAGO MARIÑO

ESCUELA DE INGENIERÍA INDUSTRIALEXTENSIÓN MATURÍN

Profesor: Natalio Rojas Sección I – Turno Nocturno

“CICLOS DE REFRIGERACIÓN DE LA TERMODINÁMICA”

Maturín, Julio del 2009

(Ciclos de fuerza de vapor)

"No existe un proceso cuyo único resultado "No existe un proceso cuyo único resultado sea la absorción de calor de una fuente y la sea la absorción de calor de una fuente y la conversión íntegra de este calor en trabajo“conversión íntegra de este calor en trabajo“

Segunda Ley de la Termodinámica.

Introducción

La segunda ley de la termodinámica o segundo principio de la termodinámica expresa, en una forma concisa, que "La cantidad de entropía de cualquier sistema aislado termodinámicamente tiende a incrementarse con el tiempo". Más sencillamente, cuando una parte de un sistema cerrado interacciona con otra parte, la energía tiende a dividirse por igual, hasta que el sistema alcanza un equilibrio térmico.

En un sentido general, la segunda ley de la termodinámica afirma que las diferencias entre un sistema y sus alrededores tienden a igualarse. Las diferencias de presión, densidad y, particularmente, las diferencias de temperatura tienden a igualarse. Esto significa que un sistema aislado llegará a alcanzar una temperatura uniforme. Una máquina térmica es aquella que provee de trabajo eficaz gracias la diferencia de temperaturas de dos cuerpos.

Ciclos de fuerza de vapor

Es el empleado con mayor frecuencia. En este caso se consume energía mecánica en un compresor que comprime al fluido de trabajo evaporado que viene del evaporador (cámara fría) de modo que el calor que tomó el fluido refrigerante en el evaporador pueda ser disipado a un nivel térmico superior en el condensador. Luego de ello, el fluido pasa a un expansor, que es una simple válvula (orificio capilar) de modo que el fluido condensado a alta presión que sale relativamente frio del condensador al expandirse se vaporiza, con lo que se enfría considerablemente ya que para ello requiere una gran cantidad de calor (dada por su calor latente de vaporización) que toma del recinto que esta refrigerando.

CONDENSADORCONDENSADOR

COMPRESORCOMPRESOREXPANSOR

(Orificio capilar o válvula)

EXPANSOR (Orificio capilar

o válvula)

EVAPORADOR (Cámara fría)

EVAPORADOR (Cámara fría)

A. Ciclo de Rankine.

El ciclo Rankine es un ciclo de planta de fuerza que opera con vapor. Este es producido en una caldera a alta presión para luego ser llevado a una turbina donde produce energía cinética, donde perderá presión. Su camino continúa al seguir hacia un condensador donde lo que queda de vapor pasa a estado líquido para poder entrar a una bomba que le subirá la presión para nuevamente poder ingresarlo a la caldera. Existen algunas mejoras al ciclo, como por ejemplo agregar sobrecalentadores a la salida de la caldera que permitan obtener vapor sobrecalentado para que entre a la turbina y aumentar así el rendimiento del ciclo.

B. Efectos de la presión y la temperatura en el ciclo de Rankine.

Cuando se disminuye la presión del vapor a la salida de la turbina, se aumenta el trabajo producido por el ciclo. El calor consumido en la caldera es el mismo y el calor entregado en el condensador se incrementa. Esto significa que al condensador hay que acoplarle algún equipo para producir vacío.

La disminución de la presión produce ahorro en combustible, pero también trae algunos inconvenientes:

1. Debido a que la presión de operación es menor que la atmosférica, resulta casi imposible evitar que penetre aire al interior del sistema por las grietas que se producen en las tuberías, uniones, prensaestopas, etc.

B. Efectos de la presión y la temperatura en el ciclo de Rankine.

2. Otro factor que incide son las vibraciones producidas por las bombas, el flujo de fluidos.

4. Si en lugar de obtener vapor saturado en la caldera, se sigue calentando hasta obtener vapor sobrecalentado, se observa un aumento de la superficie encerrada en el ciclo.

3. Aumentar la temperatura de operación de la caldera (y por supuesto también la presión).

C. Ciclo de recalentamiento.

La eficiencia del ciclo Rankine puede incrementarse también aumentando la presión de operación en la caldera. Sin embargo, un aumento en la presión de operación de la caldera origina un mayor grado de humedad en los últimos pasos de la turbina. Este problema puede solucionarse haciendo uso de recalentamiento, en donde el vapor a alta presión procedente de la caldera se expande solo parcialmente en una parte de la turbina, para volver a ser recalentado en la caldera. Posteriormente, el vapor retorna a la turbina, en donde se expande hasta la presión del condensador.

Ciclo Rankine ideal con recalentamiento

D. Ciclo Regenerativo.

En esta variación se introduce un nuevo elemento al ciclo, un calentador abierto. Este elemento consiste en un intercambiador de calor por contacto directo en el cual se mezclan dos corrientes de agua para dar una corriente de temperatura intermedia.

De las dos corrientes que entran al calentador una proviene de una extracción de vapor de la turbina y la otra del condensador (sufre la expansión total). Como las presiones en el calentador han de ser iguales, se añade una bomba después del condensador para igualar la presión de la parte del vapor que ha sufrido la expansión completa a la de la extracción.

Divergencias entre los ciclos reales e irreales.

En un ciclo real existe un incremento de entropía y las entalpías finales, tanto en la compresión como en la expansión, son más elevadas que en el ciclo ideal; el trabajo necesario para la compresión es mayor debido al rendimiento interno del compresor y el obtenido en la expansión, menor; los rendimientos internos del compresor y del expansor permiten introducir en los cálculos el concepto de irreversibilidad.

Diagrama de un ciclo real de aire

El ciclo de refrigeración real diverge del ciclo ideal (o irreal), en primer lugar debido al descenso de presión asociada con el flujo del fluido y la transmisión de calor, a, o del medio circundante. El ciclo real puede representarse aproximadamente.

Lo que conocemos es una Lo que conocemos es una gota de agua en un mar de gota de agua en un mar de conocimiento.conocimiento.

Confucio.Confucio.

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