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Qué es el ciclo de Brayton – pV – Diagrama de Ts – Definición

2020-01-092019-09-24 por Nick Connor

Ciclo Brayton – pV – Diagrama Ts. El ciclo de Brayton a menudo se representa en un diagrama de volumen de presión (diagrama pV) y en un diagrama de temperatura-entropía (diagrama Ts). Ingenieria termal

Ciclo Brayton – Motor de turbina

En 1872, un ingeniero estadounidense, George Bailey Brayton, avanzó el estudio de los motores térmicos patentando un motor de combustión interna a presión constante, que inicialmente usaba gas vaporizado pero luego usaba combustibles líquidos como el queroseno. Este motor térmico se conoce como ” Motor Listo de Brayton “ . Significa que el motor Brayton original usaba un compresor de pistón y un expansor de pistón en lugar de una turbina de gas y un compresor de gas.

Hoy en día, los modernos motores de turbina de gas y los motores de inyección de aire también son motores de calor de presión constante, por lo tanto, describimos su termodinámica por el ciclo de Brayton . En general, el ciclo de Brayton describe el funcionamiento de un motor térmico de presión constante .

Es uno de los ciclos termodinámicos más comunes que se pueden encontrar en las centrales eléctricas de turbinas de gas o en aviones. A diferencia del ciclo de Carnot , el ciclo de Brayton no ejecuta procesos isotérmicos , ya que estos deben realizarse muy lentamente. En un ciclo Brayton ideal , el sistema que ejecuta el ciclo experimenta una serie de cuatro procesos: dos procesos isentrópicos (adiabáticos reversibles) alternados con dos procesos isobáricos.

Dado que el principio de Carnot establece que ningún motor puede ser más eficiente que un motor reversible ( un motor térmico de Carnot ) que opera entre los mismos depósitos de alta temperatura y baja temperatura, una turbina de gas basada en el ciclo Brayton debe tener una eficiencia menor que la eficiencia de Carnot.

Una gran turbina de gas de un solo ciclo típicamente produce, por ejemplo, 300 megavatios de energía eléctrica y tiene una eficiencia térmica del 35-40%. Las plantas modernas de turbina de gas de ciclo combinado (CCGT), en las que el ciclo termodinámico consta de dos ciclos de planta de energía (por ejemplo, el ciclo Brayton y el ciclo Rankine), pueden lograr una eficiencia térmica de alrededor del 55%.

Ciclo Brayton – pV, diagrama Ts

El ciclo de Brayton a menudo se representa en un diagrama de volumen de presión (diagrama pV ) y en un diagrama de temperatura-entropía ( diagrama Ts ).

Ciclo Brayton - Diagrama Ts — Ciclo Brayton – Diagrama Ts

Cuando se trazan en un diagrama de volumen de presión , los procesos isobáricos siguen las líneas isobáricas para el gas (las líneas horizontales), los procesos adiabáticos se mueven entre estas líneas horizontales y el área delimitada por la ruta completa del ciclo representa el trabajo total que se puede hacer durante uno ciclo.

El diagrama de temperatura-entropía ( diagrama Ts) en el que el estado termodinámico se especifica mediante un punto en un gráfico con entropía específica (s) como eje horizontal y temperatura absoluta (T) como eje vertical. Los diagramas Ts son una herramienta útil y común, particularmente porque ayuda a visualizar la transferencia de calor durante un proceso. Para procesos reversibles (ideales), el área bajo la curva Ts de un proceso es el calor transferido al sistema durante ese proceso.

Diagrama Ts del ciclo de Brayton con recalentamiento y regeneración.

Ciclo Brayton - recalentar - intercooling - regeneración — Diagrama Ts del ciclo de Brayton con recalentamiento, enfriamiento y regeneración de calor.

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Este artículo se basa en la traducción automática del artículo original en inglés. Para más información vea el artículo en inglés. Puedes ayudarnos. Si desea corregir la traducción, envíela a: translations@nuclear-power.com o complete el formulario de traducción en línea. Agradecemos su ayuda, actualizaremos la traducción lo antes posible. Gracias.

¿Qué es el equilibrio térmico? Definición

2020-01-162019-09-24 por Nick Connor

Equilibrio térmico entre dos objetos. Cuando se detiene el flujo de calor, se dice que están a la misma temperatura. Luego se dice que están en equilibrio térmico. Ingenieria termal

Equilibrio termal

Ley cero de termodinámica — Ley cero de la termodinámica: si dos sistemas están en equilibrio térmico con un tercero, entonces están en equilibrio térmico entre sí.

Un concepto particularmente importante es el equilibrio termodinámico . En general, cuando dos objetos se ponen en contacto térmico , el calor fluirá entre ellos hasta que se equilibren entre sí. Cuando existe una diferencia de temperatura , el calor fluye espontáneamente del sistema más cálido al sistema más frío . La transferencia de calor ocurre por conducción o por radiación térmica . Cuando se detiene el flujo de calor , se dice que están a la misma temperatura . Luego se dice que están en equilibrio térmico .

Ver también: ¿Qué es la temperatura?

Por ejemplo, dejas un termómetro en una taza de café. A medida que los dos objetos interactúan, el termómetro se calienta y el café se enfría un poco hasta que alcanzan el equilibrio térmico . Se define que dos objetos están en equilibrio térmico si, cuando se colocan en contacto térmico, no fluye energía neta de uno a otro y sus temperaturas no cambian . Podemos postular:

Cuando los dos objetos están en equilibrio térmico, sus temperaturas son iguales.

Este es un tema de una ley que se llama la “ley cero de la termodinámica”.

La temperatura es una característica muy importante de la materia. Muchas propiedades de la materia cambian con la temperatura . La longitud de una varilla de metal, la presión de vapor en una caldera, la capacidad de un cable para conducir una corriente eléctrica y el color de un objeto brillante muy caliente. Todo esto depende de la temperatura .

Por ejemplo, la mayoría de los materiales se expanden cuando aumenta su temperatura. Esta propiedad es muy importante en toda la ciencia y la ingeniería, incluso en la ingeniería nuclear . La eficiencia termodinámica de las centrales eléctricas cambia con la temperatura del vapor de entrada o incluso con la temperatura exterior. A temperaturas más altas, los sólidos como el acero brillan de color naranja o incluso blanco, dependiendo de la temperatura. La luz blanca de una bombilla incandescente ordinaria proviene de un cable de tungsteno extremadamente caliente. Se puede ver que la temperatura es una de las características fundamentales que describe la materia e influye en el comportamiento de la materia.

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¿Qué es el ciclo de Brayton? – Procesos – Ecuaciones – Definición

2020-01-092019-09-24 por Nick Connor

En un ciclo Brayton ideal cerrado, el sistema que ejecuta el ciclo experimenta una serie de cuatro procesos: dos procesos isoentrópicos alternados con dos procesos isobáricos. Ingenieria termal

Ciclo Brayton – Motor de turbina

ciclo abierto de Brayton - turbina de gas

Ciclo Brayton – Procesos

Ciclo Brayton – Procesos

En un ciclo Brayton ideal cerrado , el sistema que ejecuta el ciclo se somete a una serie de cuatro procesos: dos procesos isentrópicos (adiabáticos reversibles) alternados con dos procesos isobáricos:

ciclo cerrado de Brayton

Compresión isentrópica (compresión en un compresor): el gas de trabajo (por ejemplo, helio) se comprime adiabáticamente desde el estado 1 al estado 2 mediante el compresor (generalmente un compresor de flujo axial). Los alrededores trabajan con el gas, aumentando su energía interna (temperatura) y comprimiéndolo (aumentando su presión). Por otro lado, la entropía permanece sin cambios. El trabajo requerido para el compresor viene dado por W _C = H ₂ – H ₁ .
Adición de calor isobárico (en un intercambiador de calor): en esta fase (entre el estado 2 y el estado 3) hay una transferencia de calor a presión constante al gas desde una fuente externa, ya que la cámara está abierta para fluir hacia adentro y hacia afuera. En un ciclo Brayton ideal abierto, el aire comprimido pasa a través de una cámara de combustión, donde se quema el combustible y se calienta el aire u otro medio (2 → 3). Es un proceso de presión constante, ya que la cámara está abierta para fluir hacia adentro y hacia afuera. El calor neto agregado viene dado por Q _add = H ₃ – H ₂
Expansión isentrópica (expansión en una turbina): el gas comprimido y calentado se expande adiabáticamente desde el estado 3 al estado 4 en una turbina. El gas funciona en los alrededores (álabes de la turbina) y pierde una cantidad de energía interna igual al trabajo que abandona el sistema. El trabajo realizado por la turbina viene dado por W _T = H ₄ – H ₃ . Nuevamente, la entropía permanece sin cambios.
Rechazo de calor isobárico (en un intercambiador de calor) : en esta fase, el ciclo se completa mediante un proceso de presión constante en el que se rechaza el calor del gas. La temperatura del gas de trabajo cae del punto 4 al punto 1. El calor neto rechazado viene dado por Q _re = H ₄ – H ₁

Durante un ciclo de Brayton, el compresor realiza el trabajo en el gas entre los estados 1 y 2 ( i compresión sentrópica ). El gas en la turbina realiza el trabajo entre las etapas 3 y 4 ( i expansión sentrópica ). La diferencia entre el trabajo realizado por el gas y el trabajo realizado sobre el gas es el trabajo neto producido por el ciclo y corresponde al área encerrada por la curva del ciclo (en el diagrama pV).

Como puede verse, es conveniente usar entalpía o entalpía específica y expresar la primera ley en términos de entalpía en el análisis de este ciclo termodinámico. Esta forma de ley simplifica la descripción de la transferencia de energía . A presión constante , el cambio de entalpía es igual a la energía transferida del ambiente a través del calentamiento:

Proceso isobárico (Vdp = 0):

dH = dQ → Q = H ₂ – H ₁

En una entropía constante , es decir, en un proceso isentrópico, el cambio de entalpía es igual al trabajo del proceso de flujo realizado en o por el sistema:

Proceso isentrópico (dQ = 0):

dH = Vdp → W = H ₂ – H ₁

Ver también: ¿Por qué los ingenieros de energía usan la entalpía? Respuesta: dH = dQ + Vdp

Proceso isentrópico

Un proceso isentrópico es un proceso termodinámico , en el cual la entropía del fluido o gas permanece constante. Significa que el proceso isentrópico es un caso especial de un proceso adiabático en el que no hay transferencia de calor o materia. Es un proceso adiabático reversible . La suposición de que no hay transferencia de calor es muy importante, ya que podemos usar la aproximación adiabática solo en procesos muy rápidos .

Proceso isentrópico y la primera ley

Para un sistema cerrado, podemos escribir la primera ley de la termodinámica en términos de entalpía :

dH = dQ + Vdp

dH = TdS + Vdp

Proceso isentrópico (dQ = 0):

dH = Vdp → W = H ₂ – H ₁ → H ₂ – H ₁ = C _p (T ₂ – T ₁ ) (para gas ideal )

Proceso isentrópico del gas ideal

El proceso isentrópico (un caso especial de proceso adiabático) se puede expresar con la ley de los gases ideales como:

pV ^κ = constante

p ₁ V ₁^κ = p ₂ V ₂^κ

en el que κ = c _p / c _v es la relación de los calores específicos (o capacidades de calor ) para el gas. Uno para presión constante (c _p ) y otro para volumen constante (c _v ) . Tenga en cuenta que esta relación κ = c _p / c _v es un factor para determinar la velocidad del sonido en un gas y otros procesos adiabáticos.

Proceso isobárico

Un proceso isobárico es un proceso termodinámico , en el cual la presión del sistema permanece constante (p = const). La transferencia de calor dentro o fuera del sistema funciona, pero también cambia la energía interna del sistema.

Dado que hay cambios en la energía interna (dU) y cambios en el volumen del sistema (∆V), los ingenieros a menudo usan la entalpía del sistema, que se define como:

H = U + pV

Proceso isobárico y la primera ley

La forma clásica de la primera ley de la termodinámica es la siguiente ecuación:

dU = dQ – dW

En esta ecuación, dW es igual a dW = pdV y se conoce como el trabajo límite . En un proceso isobárico y el gas ideal, parte del calor agregado al sistema se utilizará para hacer el trabajo y parte del calor agregado aumentará la energía interna (aumentará la temperatura). Por lo tanto, es conveniente utilizar la entalpía en lugar de la energía interna.

Proceso isobárico (Vdp = 0):

dH = dQ → Q = H ₂ – H ₁

En una entropía constante , es decir, en un proceso isentrópico, el cambio de entalpía es igual al trabajo del proceso de flujo realizado en o por el sistema.

Proceso isobárico del gas ideal

El proceso isobárico se puede expresar con la ley de los gases ideales como:

En un diagrama pV , el proceso ocurre a lo largo de una línea horizontal (llamada isobar) que tiene la ecuación p = constante.

Ver también: Ley de Charles

Proceso isentrópico - características — Proceso isentrópico – características principales

Proceso isobárico - características principales — Proceso isobárico – características principales

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Qué son los tipos de ciclo de Brayton – Abierto – Cerrado – Ciclo inverso – Definición

2020-01-092019-09-24 por Nick Connor

Hay tres tipos principales de ciclo de Brayton: el ciclo de Brayton abierto, el ciclo de Brayton cerrado y el ciclo de Brayton inverso. Estos ciclos consisten en los mismos procesos termodinámicos. Ingenieria termal

Ciclo Brayton – Motor de turbina

Es uno de los ciclos termodinámicos más comunes que se pueden encontrar en las centrales eléctricas de turbinas de gas o en aviones. A diferencia del ciclo de Carnot , el ciclo de Brayton no ejecuta procesos isotérmicos , ya que estos deben realizarse muy lentamente. En un ciclo Brayton ideal , el sistema que ejecuta el ciclo se somete a una serie de cuatro procesos: dos procesos isentrópicos (adiabáticos reversibles) alternados con dos procesos isobáricos.

Tipos de ciclo de Brayton

Tipos de ciclo de Brayton

Ciclo de Brayton abierto (palabras clave)

Como la mayoría de las turbinas de gas se basan en el ciclo Brayton con combustión interna (por ejemplo, motores a reacción), se basan en el ciclo abierto de Brayton . En este ciclo, el aire de la atmósfera ambiente es comprimido a una presión y temperatura más altas por el compresor. En la cámara de combustión, el aire se calienta aún más quemando la mezcla de combustible y aire en el flujo de aire. Los productos de combustión y los gases se expanden en la turbina a presión cercana a la atmosférica (motores que producen energía mecánica o eléctrica) o a la presión requerida por los motores a reacción. El ciclo abierto de Brayton significa que los gases se descargan directamente a la atmósfera .

Ciclo cerrado de Brayton

En un ciclo cerrado de Brayton, el medio de trabajo (por ejemplo, helio) recircula en el circuito y el gas expulsado de la turbina se reintroduce en el compresor. En estas turbinas, generalmente se usa un intercambiador de calor (combustión externa) y solo el medio limpio sin productos de combustión viaja a través de la turbina de potencia. El ciclo cerrado de Brayton se utiliza, por ejemplo, en turbinas de gas de ciclo cerrado y reactores de alta temperatura refrigerados por gas.

Ciclo Brayton inverso – Ciclo de refrigeración Brayton

Un ciclo de Brayton que se conduce en dirección inversa se conoce como el ciclo de Brayton inverso. Su propósito es mover el calor del cuerpo más frío al más caliente, en lugar de producir trabajo. De conformidad con la segunda ley de la termodinámica, el calor no puede fluir espontáneamente del sistema frío al sistema caliente sin realizar un trabajo externo en el sistema. El calor puede fluir del cuerpo más frío al más caliente, pero solo cuando es forzado por un trabajo externo. Esto es exactamente lo que logran los refrigeradores y las bombas de calor. Estos son impulsados por motores eléctricos que requieren trabajo de su entorno para funcionar. Uno de los ciclos posibles es un ciclo de Brayton inverso, que es similar al ciclo de Brayton ordinario pero se conduce en reversa, a través de la entrada de trabajo neto. Este ciclo también se conoce como ciclo de refrigeración de gas o ciclo de Bell Coleman. Este tipo de ciclo se usa ampliamente en aviones a reacción para sistemas de aire acondicionado que usan aire de los compresores del motor. También se usa ampliamente en la industria de GNL, donde el ciclo Brayton inverso más grande es para subenfriar GNL utilizando 86 MW de potencia de un compresor impulsado por turbina de gas y refrigerante de nitrógeno.

ciclo Brayton inverso - bombas de enfriamiento y calor — ciclo de Brayton inverso

Tipos de turbinas de gas

En general, las máquinas de calor y también las turbinas de gas se clasifican según una ubicación de combustión como:

Turbinas con combustión interna . La mayoría de las turbinas de gas son motores de combustión interna. En estas turbinas, la alta temperatura se logra quemando la mezcla de aire y combustible en la cámara de combustión.
Turbinas con combustión externa . En estas turbinas, generalmente se usa un intercambiador de calor y solo el medio limpio sin productos de combustión viaja a través de la turbina de potencia. Dado que las palas de la turbina no están sujetas a productos de combustión, se pueden utilizar combustibles de menor calidad (y, por lo tanto, más baratos). Estas turbinas suelen tener una eficiencia térmica menor que las turbinas con combustión interna.

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¿Qué es la Unidad de Presión SI? – Definición

2020-01-162019-09-24 por Nick Connor

Unidad de presión SI – Pascal – kg / m.s2 – N / m2. La unidad SI de presión y estrés es el pascal. Una atmósfera técnica es una unidad de presión no SI equivalente a un kilogramo de fuerza por centímetro cuadrado. Ingenieria termal

¿Qué es la presión?

La presión es una medida de la fuerza ejercida por unidad de área en los límites de una sustancia. La unidad estándar de presión en el sistema SI es el Newton por metro cuadrado o pascal (Pa) . Matemáticamente:

p = F / A

dónde

p es la presión
F es la fuerza normal
A es el área del límite

Pascal se define como la fuerza de 1N que se ejerce sobre el área de la unidad.

1 Pascal = 1 N / m ²

Sin embargo, para la mayoría de los problemas de ingeniería es una unidad bastante pequeña, por lo que es conveniente trabajar con múltiplos del pascal: el kPa , la barra y el MPa .

1 MPa 10 ⁶ N / m ²
1 bar 10 ⁵ N / m ²
1 kPa 10 ³ N / m ²

En general, la presión o la fuerza ejercida por unidad de área en los límites de una sustancia es causada por las colisiones de las moléculas de la sustancia con los límites del sistema. Cuando las moléculas golpean las paredes, ejercen fuerzas que intentan empujar las paredes hacia afuera. Las fuerzas resultantes de todas estas colisiones causan la presión ejercida por un sistema en su entorno. La presión como variable intensiva es constante en un sistema cerrado. Realmente solo es relevante en sistemas líquidos o gaseosos.

[fragmento de xyz-ihs = “presión”]

Unidad de presión SI – Pascal – kg / ms ²

Pascal – Unidad de presión

Como se discutió, la unidad SI de presión y estrés es el pascal .

1 pascal 1 N / m ² = 1 kg / (ms ² )

Pascal se define como un newton por metro cuadrado. Sin embargo, para la mayoría de los problemas de ingeniería es una unidad bastante pequeña, por lo que es conveniente trabajar con múltiplos del pascal: el kPa , la barra y el MPa .

1 MPa 10 ⁶ N / m ²
1 bar 10 ⁵ N / m ²
1 kPa 10 ³ N / m ²

La unidad de medida llamada atmósfera estándar ( atm ) se define como:

1 atm = 101.33 kPa

La atmósfera estándar se aproxima a la presión promedio a nivel del mar en la latitud 45 ° N. Tenga en cuenta que existe una diferencia entre la atmósfera estándar (atm) y la atmósfera técnica (at).

Una atmósfera técnica es una unidad de presión no SI equivalente a un kilogramo de fuerza por centímetro cuadrado.

1 a = 98.67 kPa

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¿Qué es el ciclo Brayton vs el ciclo Ericsson?

2020-01-092019-09-24 por Nick Connor

Brayton Cycle vs Ericsson Cycle. El segundo ciclo de Ericsson es similar al ciclo de Brayton, pero usa calor externo e incorpora el uso múltiple de un enfriamiento y recalentamiento. Ingenieria termal

Ciclo Brayton – Motor de turbina

Ciclo de Ericsson

El ciclo de Ericsson lleva el nombre del inventor sueco-estadounidense John Ericsson , quien diseñó y construyó muchos motores de calor únicos basados en varios ciclos termodinámicos. Se le atribuye la invención de dos ciclos únicos de motores térmicos y el desarrollo de motores prácticos basados en estos ciclos.

Su primer ciclo termodinámico ” el primer ciclo de Ericsson ” ahora se llama el “ciclo de Brayton”, de hecho es el ciclo cerrado de Brayton, que se aplica comúnmente a los motores modernos de turbina de gas de ciclo cerrado.

Ciclo Brayton vs Ciclo Ericsson

El segundo ciclo de Ericsson es lo que ahora se llama el ciclo de Ericsson. El segundo ciclo de Ericsson es similar al ciclo de Brayton, pero utiliza calor externo e incorpora el uso múltiple de un enfriamiento y recalentamiento . De hecho, es como un ciclo de Brayton con un número infinito de etapas de recalentamiento e intercooler en el ciclo. En comparación con el ciclo de Brayton que usa compresión y expansión adiabática , un ciclo Ericsson ideal consiste en compresión y expansión isotérmicasprocesos, combinados con la regeneración isobárica de calor entre ellos. La aplicación de enfriamiento intermedio, regeneración de calor y combustión secuencial aumenta significativamente la eficiencia térmica de una turbina; de hecho, la eficiencia térmica del ciclo Ericsson ideal es igual a la eficiencia de Carnot.

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¿Qué es la fuerza y la presión? Definición

2020-01-162019-09-24 por Nick Connor

En general, la presión o la fuerza ejercida por unidad de área en los límites de una sustancia es causada por las colisiones de las moléculas de la sustancia con los límites del sistema. Ingenieria termal

¿Qué es la presión?

La fuerza y la presión están estrechamente relacionadas. La presión es una medida de la fuerza ejercida por unidad de área en los límites de una sustancia. La unidad estándar de presión en el sistema SI es el Newton por metro cuadrado o pascal (Pa) . Matemáticamente:

p = F / A

dónde

p es la presión
F es la fuerza normal
A es el área del límite

Pascal se define como la fuerza de 1N que se ejerce sobre el área de la unidad.

1 Pascal = 1 N / m ²

Sin embargo, para la mayoría de los problemas de ingeniería es una unidad bastante pequeña, por lo que es conveniente trabajar con múltiplos del pascal: el kPa , la barra y el MPa .

1 MPa 10 ⁶ N / m ²
1 bar 10 ⁵ N / m ²
1 kPa 10 ³ N / m ²

En general, la presión o la fuerza ejercida por unidad de área en los límites de una sustancia es causada por las colisiones de las moléculas de la sustancia con los límites del sistema. Cuando las moléculas golpean las paredes, ejercen fuerzas que intentan empujar las paredes hacia afuera. Las fuerzas resultantes de todas estas colisiones causan la presión ejercida por un sistema en su entorno. La presión como variable intensivaes constante en un sistema cerrado. Realmente solo es relevante en sistemas líquidos o gaseosos.

[fragmento de xyz-ihs = “presión”]

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Qué es la fórmula de presión – Ecuación de presión – Definición

2020-01-162019-09-24 por Nick Connor

Fórmula de presión – Ecuación de presión. La presión es una medida de la fuerza ejercida por unidad de área en los límites de una sustancia. Ingenieria termal

Fórmula de presión – Ecuación de presión

p = F / A

dónde

p es la presión
F es la fuerza normal
A es el área del límite

Pascal se define como la fuerza de 1N que se ejerce sobre el área de la unidad.

1 Pascal = 1 N / m ²

Sin embargo, para la mayoría de los problemas de ingeniería es una unidad bastante pequeña, por lo que es conveniente trabajar con múltiplos del pascal: el kPa , la barra y el MPa .

1 MPa 10 ⁶ N / m ²
1 bar 10 ⁵ N / m ²
1 kPa 10 ³ N / m ²

[fragmento de xyz-ihs = “presión”]

Ley del gas ideal

Cualquier ecuación que relacione la presión, la temperatura y el volumen específico de una sustancia se llama ecuación de estado . La ecuación de estado más simple y mejor conocida para las sustancias en la fase gaseosa es la ecuación de estado del gas ideal . Émile Clapeyron lo declaró por primera vez en 1834 como una combinación de la ley empírica de Boyle, la ley de Charles y la ley de Avogadro. Esta ecuación predice el comportamiento pvT de un gas con bastante precisión para gases diluidos o de baja presión. En un gas ideal, las moléculas no tienen volumen y no interactúan. Según la ley de los gases ideales, la presión varía linealmente con la temperatura y la cantidad , e inversamente con el volumen .

pV = nRT

dónde:

p es la presión absoluta del gas
n es la cantidad de sustancia
T es la temperatura absoluta
V es el volumen
R es la constante de gas ideal, o universal,igual al producto de la constante de Boltzmann y la constante de Avogadro,

En esta ecuación, el símbolo R es una constante llamada constante de gas universal que tiene el mismo valor para todos los gases, es decir, R = 8.31 J / mol K.

El poder de la ley del gas ideal está en su simplicidad . Cuando se dan dos de las variables termodinámicas, p, v y T , se puede encontrar fácilmente la tercera . Un gas ideal se define como uno en el que todas las colisiones entre átomos o moléculas son perfectamente elásticas y en el que no hay fuerzas de atracción intermoleculares. Un gas ideal puede visualizarse como una colección de esferas perfectamente duras que chocan pero que, de lo contrario, no interactúan entre sí. En realidad, ningún gas real es como un gas ideal y, por lo tanto, ningún gas real sigue completamente la ley o ecuación del gas ideal. A temperaturas cercanas al punto de ebullición de los gases, el aumento de la presión provocará la condensación y la disminución drástica del volumen. A presiones muy altas, las fuerzas intermoleculares de un gas son significativas. Sin embargo, la mayoría de los gases están en acuerdo aproximado a presiones y temperaturas superiores a su punto de ebullición.

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¿Qué es la presión crítica del agua? Definición

2019-09-24 por Nick Connor

A una presión, que es más alta que la presión crítica del agua, el agua está en un estado especial, que se conoce como estado fluido supercrítico. La presión crítica es Pcr = 22.09 MPa. Ingenieria termal

Presión crítica de agua

Diagrama de fase del agua.
Fuente: wikipedia.org CC BY-SA

A presión, que es más alta que la presión crítica, el agua está en un estado especial, que se conoce como estado fluido supercrítico . Un fluido supercrítico es un fluido que está a presiones más altas que sus valores críticos termodinámicos. A las presiones críticas y supercríticas, un fluido se considera una sustancia monofásica a pesar del hecho de que todas las propiedades termofísicas experimentan cambios significativos dentro de las regiones críticas y pseudocríticas.

Para el agua, los parámetros críticos son los siguientes:

P _cr = 22.09 MPa
T _cr = 374.14 ° C (o 647.3 K)
v _cr = 0.003155 m3 / kg
u _f = u _g = 2014 kJ / kg
h _f = h _g = 2084 kJ / kg
s _f = s _g = 4.406 kJ / kg K

Ver también: punto crítico del agua

Ver también: fluido supercrítico

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¿Qué es la eficiencia térmica para el ciclo dual? Definición

2020-01-092019-09-24 por Nick Connor

Eficiencia térmica para doble ciclo. La eficiencia térmica del ciclo dual, es decir, la fracción de calor, QH, que se convierte en trabajo, se encuentra entre el ciclo Otto y Diesel. Ingenieria termal

Ciclo Diesel – Motor Diesel

El ciclo dual , o ciclo de presión limitada , es un ciclo termodinámico que combina el ciclo Otto y el ciclo Diesel . En el ciclo dual, la combustión ocurre en parte a volumen constante y en parte a presión constante. Se puede usar para describir motores de combustión interna. Los ciclos Otto y Diesel no describen bien los diagramas presión-volumen de los motores de combustión interna reales. Un ciclo estándar de aire que se puede hacer para aproximar las variaciones de presión más de cerca es el ciclo doble estándar de aire. Un enfoque más capaz sería modelar el proceso de combustión en motores Otto y Diesel como una combinación de dos procesos de transferencia de calor, un proceso isocrórico y otroproceso isobárico .

En comparación con un ciclo Otto, que supone una adición de calor instantánea (adición de calor isocrórico), en un ciclo dual se agrega calor en parte a volumen constante y en parte a presión constante. Por lo tanto, la ventaja es que hay más tiempo disponible para que el combustible se queme por completo. Por otro lado, el uso de un ciclo dual es un poco más complejo . La eficiencia térmica se encuentra entre el ciclo Otto y Diesel.

El ciclo dual combina el ciclo Otto y el ciclo Diesel. . En esta imagen, hay un motor Otto, que se enciende mediante una bujía en lugar de la compresión misma.

Motor de cuatro tiempos - motor Otto — Motor de cuatro tiempos – Motor Otto
Fuente: wikipedia.org, Trabajo propio de Zephyris, CC BY-SA 3.0

Eficiencia térmica para doble ciclo

En general, la eficiencia térmica , η _º , de cualquier motor de calor se define como la relación de la obra lo hace, W , para el calor de entrada a la alta temperatura, Q _H .

La eficiencia térmica , η _th , representa la fracción de calor , Q _H , que se convierte en trabajo . Dado que la energía se conserva de acuerdo con la primera ley de la termodinámica y la energía no se puede convertir para trabajar por completo, la entrada de calor, Q _H , debe ser igual al trabajo realizado, W, más el calor que se debe disipar como calor residual Q _C en el ambiente. Por lo tanto, podemos reescribir la fórmula para la eficiencia térmica como:

Por lo tanto, el calor agregado y rechazado están dados por:

Q _add-1 = mc _v (T ₃ – T ₂ )

Q _add-2 = mc _p (T ₄ – T ₃ )

Q _out = mc _v (T ₅ – T ₁ )

Por lo tanto, la eficiencia térmica para un ciclo dual es:

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Ciclo Brayton – Motor de turbina

Ciclo Brayton – pV, diagrama Ts

Equilibrio termal

Ciclo Brayton – Motor de turbina

Ciclo Brayton – Procesos

Proceso isentrópico

Proceso isobárico

Ciclo Brayton – Motor de turbina

Tipos de ciclo de Brayton

Tipos de turbinas de gas

¿Qué es la presión?

Unidad de presión SI – Pascal – kg / ms 2

Pascal – Unidad de presión

Ciclo Brayton – Motor de turbina

Ciclo de Ericsson

¿Qué es la presión?

Fórmula de presión – Ecuación de presión

Ley del gas ideal

Presión crítica de agua

Ciclo Diesel – Motor Diesel

Eficiencia térmica para doble ciclo

Unidad de presión SI – Pascal – kg / ms ²