Se considera un ciclo de gas ya que la sustancia de trabajo siempre estará en estado gaseoso, siempre ocurre un proceso de combustión.
Es un ciclo de aire cerrado se desarrolla en máquinas alternativas.
Ciclo de Aire Normal
(Gp:) COMBUSTION
(Gp:) Productos de combustión CO, CO2 , H2O
(Gp:) Combustible
(Gp:) Aire
REAL
SIMPLIFICACIONES
– La sustancia de trabajo es aire y se comporta como un gas ideal.
Todo proceso de combustión se reemplaza por de transferencia de calor desde una fuente externa.
– El escape o expulsión de calor se reemplaza por transferencia de calor hacia el medio circundante hasta llegar al estado inicial del ciclo.
– Se considera los calores específicos constantes
– Todos los procesos son reversibles.
Ciclo de Aire Normal
(Gp:) Expulsión de Calor
(Gp:) Aire
(Gp:) Aire
(Gp:) IDEAL
Absorción de calor
CICLOS DE CARNOT DE AIRE
El ciclo de Carnot esta compuesto por los siguientes ciclos reversibles.
(Gp:) P
(Gp:) v
(Gp:) T
(Gp:) s
1 – 2 Expansión isotermica con absorción de calor.
1
1
2
2
2 – 3 Expansión adiabática
3
3
3 – 4 Compresión isotérmica con rechazo de calor.
QH
QH
CICLOS DE CARNOT DE AIRE
El ciclo de Carnot esta compuesto por los siguientes ciclos reversibles.
(Gp:) P
(Gp:) v
(Gp:) T
(Gp:) s
1 – 2 Expansión isotermica con absorción de calor.
1
1
2
2
2 – 3 Expansión adiabática
3
3
3 – 4 Compresión isotérmica con rechazo de calor.
4
4
4 – 1 Compresión adiabática
QH
QH
QL
QL
CICLOS DE CARNOT DE AIRE
El ciclo de Carnot esta compuesto por los siguientes ciclos reversibles.
(Gp:) P
(Gp:) v
(Gp:) T
(Gp:) s
1 – 2 Expansión isotermica con absorción de calor.
1
1
2
2
2 – 3 Expansión adiabática
3
3
3 – 4 Compresión isotérmica con rechazo de calor.
4
4
4 – 1 Compresión adiabática
QH
QH
QL
QL
Por ser una máquina térmica la eficiencia viene dada por:
CICLOS DE CARNOT DE AIRE
(Gp:) P
(Gp:) v
(Gp:) T
(Gp:) s
1
1
2
2
3
3
4
4
QH
QH
QL
QL
Por ser una máquina térmica la eficiencia viene dada por:
Pero para cualquier máquina de térmica reversible se cumple que:
Por tanto:
CICLOS DE CARNOT DE AIRE
(Gp:) P
(Gp:) v
(Gp:) T
(Gp:) s
1
1
2
2
3
3
4
4
QH
QH
QL
QL
Definimos:
Relación de Compresión rc = rv
Es la relación de los volúmenes en el proceso de compresión.
La eficiencia de Carnot es la mayor eficiencia que se puede obtener en cualquier máquina térmica que trabaje entre las mismas TH y TL
A pesar de que
CICLOS DE CARNOT DE AIRE
(Gp:) P
(Gp:) v
(Gp:) T
(Gp:) s
1
1
2
2
3
3
4
4
QH
QH
QL
QL
Relación de presión isentrópica.
Es la relación entre la presión a la entrada y a la salida en el proceso de compresión
Para un proceso adiabático reversible el cual es isentrópico se cumple que:
Para gases ideales se cumple:
CICLOS DE CARNOT DE AIRE
(Gp:) P
(Gp:) v
(Gp:) T
(Gp:) s
1
1
2
2
3
3
4
4
QH
QH
QL
QL
Proceso 1 – 4
La eficiencia de Carnot aumenta si rp aumenta
La eficiencia de Carnot aumenta si rc aumenta
MOTORES DE COMBUSTION INTERNA
MOTORES RECIPROCANTES
Estos motores trabajan utilizando el mecanismo cilindro pistón.
Parámetros importantes:
– Área del pistón Ap depende del diámetro del pistón Dp
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