Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CAPÍTULO 9
b) El trabajo neto para un ciclo es equivalente a la transferencia de calor
neta. Pero primero es necesario calcular la masa del aire:
m P 1 V 1
RT 1
El proceso 2-3 es de adición de calor a presión constante, para el cual el trabajo
de frontera y u pueden combinarse para formar h. Por lo tanto,
Q entrada m 1h 3 h 2 2 mc p 1T 3 T 2 2
10.00498 lb m 2 10.240 Bt u >lb m # R 2313 432 1 7162 R4
2.051 Bt u
El proceso 4-1 es de rechazo de calor a volumen constante (no incluye interacciones
de trabajo) y la cantidad de calor rechazado es
Q salida m 1u 4 u 1 2 mc v 1T 4 T 1 2
10.00498 lb m 2 10.171 Bt u >lb m # R 2311 425 540 2 R 4
0.754 Btu
114.7 psia2 1117 pulg 3 2
10.3704 psia # pie 3 >lbm # R21540 R2
a
1 pie 3
b 0.00498 lbm
3
1 728 pulg
Por lo tanto,
W neto Q entrada Q salida 2.051 0.754 1.297 Btu
Entonces, la eficiencia térmica es
h tér
W neto 1.297 Bt u
0.632 o 63.2%
Q entrada 2.051 Bt u
La eficiencia térmica de este ciclo Diesel bajo las suposiciones de aire estándar
frío podría determinarse también de la ecuación 9-12.
c) La presión media efectiva se determina a partir de su definición, de la
ecuación 9-4:
W neto
1.297 Btu
PME
V má x V mí n V 1 V 2 1117 6.52 pulg a778.17 lbf # pie 12 pulg
ba 3 1 Btu 1 pie b
110 psia
W neto
Comentario Observe que una presión constante de 110 psia durante la
carrera de potencia produciría la misma salida de trabajo neto que el ciclo
Diesel completo.
9-7 ■ CICLOS STIRLING Y ERICSSON
Los ciclos ideales de Otto y Diesel ya analizados se componen por completo
de procesos internamente reversibles, por lo que son ciclos internamente reversibles.
Sin embargo, estos ciclos no son totalmente reversibles, dado que
incluyen transferencia de calor debido a una diferencia finita de temperatura
durante los procesos no isotérmicos de adición y rechazo de calor, los cuales
son irreversibles. Por consiguiente, la eficiencia térmica de un motor de Otto
o Diesel será menor que la de un motor de Carnot que opera entre los mismos
límites de temperatura.
Considere una máquina térmica que opera entre una fuente de calor T H y un
sumidero a T L . Para que el ciclo de la máquina térmica sea totalmente reversible,
la diferencia de temperatura entre el fluido de trabajo y la fuente (o sumidero)
nunca debe exceder una cantidad diferencial dT durante cualquier proceso