Fórmula de eficiencia térmica
Como resultado de esta declaración, se define el rendimiento térmico , η º , de cualquier motor térmico como la relación entre el trabajo que hace, W , para el calor de entrada a la alta temperatura, Q H . La fórmula de eficiencia térmica es entonces:
La eficiencia térmica , η th , representa la fracción de calor , Q H , que se convierte en trabajo . Es una medida de rendimiento sin dimensiones de un motor térmico que utiliza energía térmica, como una turbina de vapor, un motor de combustión interna o un refrigerador. Para una bomba de refrigeración o de calor, la eficiencia térmica indica el grado en que la energía agregada por el trabajo se convierte en salida neta de calor. Como es un número adimensional, siempre debemos expresar W, Q H y Q C en las mismas unidades.
Dado que la energía se conserva de acuerdo con la primera ley de la termodinámicay la energía no se puede convertir en trabajo 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:
Para dar la eficiencia como un porcentaje, multiplicamos la fórmula anterior por 100. Tenga en cuenta que, η th podría ser 100% solo si el calor residual Q C será cero.
En general, la eficiencia de incluso los mejores motores térmicos es bastante baja. En resumen, es muy difícil de convertir la energía térmica a la energía mecánica . Las eficiencias térmicas suelen ser inferiores al 50% y, a menudo, muy inferiores. Tenga cuidado cuando lo compara con la eficiencia de la energía eólica o hidráulica (las turbinas eólicas no son motores de calor), no hay conversión de energía entre la energía térmica y mecánica.
Fórmula para el ciclo de Brayton
La eficiencia térmica del ciclo simple de Brayton, para gas ideal y en términos de entalpías específicas se puede expresar en términos de temperaturas:
Eficiencia térmica del ciclo de Rankine
La eficiencia térmica del ciclo simple de Rankine y en términos de entalpías específicas es:
Es una ecuación muy simple y para determinar la eficiencia térmica puede usar datos de tablas de vapor .
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