Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

495
CAPÍTULO 9
3
1
Compresor
isotérmico
Compresor
isentrópico
Turbina
isotérmica
Turbina
isentrópica
w neto
q salida
4
q entrada
2
FIGURA 9-7
Una máquina de Carnot de flujo
estacionario.
energía térmica a temperatura T H y un sumidero a temperatura T L , y su eficiencia
térmica se expresa como
h tér,Carnot 1 T L
T H
(9-2)
La transferencia de calor isotérmica reversible es muy difícil de lograr en la
práctica porque requeriría intercambiadores de calor muy grandes y necesitaría
mucho tiempo (un ciclo de potencia en una máquina común se completa en una
fracción de un segundo). Por lo tanto, no es práctico construir una máquina que
opere en un ciclo que se aproxima en gran medida al de Carnot.
El verdadero valor del ciclo de Carnot reside en que es el estándar contra
el cual pueden compararse ciclos reales o ideales. La eficiencia térmica de
un ciclo de Carnot es una función de las temperaturas del sumidero y de la
fuente, y la relación de la eficiencia térmica para este ciclo (Ec. 9-2) transmite
un importante mensaje que es igualmente aplicable a ciclos ideales reales: la
eficiencia térmica aumenta con un incremento en la temperatura promedio
a la cual se suministra calor hacia el sistema o con una disminución en la
temperatura promedio a la cual el calor se rechaza del sistema.
Sin embargo, las temperaturas de la fuente y el sumidero que pueden emplearse
en la práctica tienen límites. La temperatura más alta en el ciclo es
limitada por la temperatura máxima que pueden soportar los componentes de
la máquina térmica, como el émbolo o los álabes de la turbina. La temperatura
más baja está limitada por la temperatura del medio de enfriamiento utilizado
en el ciclo, como un lago, un río o el aire atmosférico.
EJEMPLO 9-1 Deducción de la eficiencia del ciclo
de Carnot
Demuestre que la eficiencia térmica de un ciclo de Carnot que opera entre
los límites de temperatura de T H y T L es una función exclusiva de estas dos
temperaturas y que está dada por la ecuación 9-2.
Solución Se demostrará que la eficiencia de un ciclo de Carnot depende
solamente de las temperaturas de la fuente y el sumidero.