Joaquín Zueco Jordán Área de Máquinas y Motores Térmicos UPCT

Transcripción

1 Modelización de procesos termodinámicos mediante el programa Cyclepad Joaquín Zueco Jordán Área de Máquinas y Motores Térmicos UPCT

2 Dirección página web

3

4 Proceso de expansión politrópico reversible en un sistema cerrado 1 2 v 2 dv v 2 v 2 P 1 12 = Pdv = Κ = Κ ln = R Τ ln = R Τ ln v v 1 v 1 P 2 w 12 v 1

5

6

7

8 Se obtiene menor trabajo de expansión que el caso isotermo (ver gráfica final) Igual v que el caso isotermo

9 Comparación: Trabajo de expansión y compresión 1 w 12 = ( P 2 v 2 P 1 v 1 ) 1 n Procesos politrópicos P Trabajo extra n=1 n= γ=1.4 v 1 Expansión v 2 v Interesa que el proceso se haga isotérmicamente

10 Proceso de compresión politrópico reversible en un sistema cerrado

11

12

13

14 Se obtiene mayor trabajo de compresión que el caso isotermo (ver gráfica final) Igual v que el caso isotermo

15 Comparación: Trabajo de expansión y compresión 1 w 12 = ( P 2 v 2 P 1 v 1 ) 1 n Procesos politrópicos P Ahorro en consumo n=1 n= γ=1.4 v 2 v 1 Compresión v Interesa que el proceso se haga isotérmicamente

16 CO CLUSIÓ : Trabajo de expansión y compresión 1 Procesos politrópicos w 12 = ( P 2 v 2 P 1 v 1 ) 1 n P Trabajo extra P Ahorro en consumo n=1 n=1 n= γ n= γ v 1 Expansión v 2 v v 2 v 1 Compresión v Interesa que ambos procesos se hagan sin variación de T

17

18 Proceso de expansión reversible en un sistema abierto 1 2 dp P 2 P 1 12 = - v dp = - v 2 Κ = - RT ln ---- = RT ln ---- P 1/n p 1 P 2 w 12 v 1 (n=1) Coincide SC

19 Proceso de expansión reversible en un sistema abierto 1 2 dp 12 = - v dp = - Κ = w 12 v 2 v 1 P 1/n γ R ( T 2 T 1 ) (1- γ) (n=γ=1.4)

20 Proceso de expansión reversible en un sistema abierto = dp 12 = - v dp = - Κ = w 12 v 2 v 1 P 1/n (n=γ) γ R ( T 2 T 1 ) = γ w (1- γ) 12(SC)

21 Proceso de expansión reversible en un sistema abierto (comparación con expansión reversible en SC con n=1.5) (datos de expansión reversible en SC) n w 12 = ( P 2 v 2 P 1 v 1 ) = n w 12(SC) = = 423 kj/kg (1-n)

22 Proceso de expansión reversible en un sistema abierto (comparación con expansión reversible en SC con n=1.3) (datos de expansión reversible en SC) n w 12 = ( P 2 v 2 P 1 v 1 ) = n w 12(SC) = = kj/kg (1-n)

23 Proceso de compresión reversible en un sistema abierto Proceso isoentrópico posee mayor consumo energético 1 2 dp P 2 P 1 12 = - v dp = - v 2 Κ = - RT ln ---- = RT ln ---- P 1/n p 1 P 2 w 12 v 1 (n=1) Coincide SC

24 Proceso de compresión reversible en un sistema abierto n w 12 = ( P 2 v 2 P 1 v 1 ) = n w 12(SC) = = -423 kj/kg (1-n)

25 Proceso de compresión reversible en un sistema abierto (otra combinación de datos de entrada) n w 12 = ( P 2 v 2 P 1 v 1 ) = n w 12(SC) = = -423 kj/kg (1-n)

26 Proceso de compresión reversible en un sistema abierto n w 12 = ( P 2 v 2 P 1 v 1 ) = n w 12(SC) = = kj/kg (1-n)

27 Proceso de compresión reversible en un sistema abierto Proceso isoentrópico posee mayor consumo energético

28 Proceso de compresión reversible en un sistema abierto Verificamos de nuevo que se obtiene mayor trabajo de compresión que el caso isotermo (ver gráfica final)

29 Proceso de compresión reversible en un sistema abierto

30 Proceso de compresión reversible en un sistema abierto

31 Comparación: Trabajo de expansión y compresión n w 12 = ( P 2 v 2 P 1 v 1 ) 1-n Procesos politrópicos P Trabajo extra P P 2 Ahorro en consumo P 1 P 2 n=1 P 1 n=1 n= γ n= γ Expansión v Compresión v Interesa que ambos procesos se hagan sin variación de Tª, esto en la práctica es verdaderamente complicado

32 Ciclo de refrigeración por compresión de vapor

33 Ciclo de refrigeración por compresión de vapor

34

35 Proceso no isoentrópico en el compresor

36

37

38 Ciclo de Brayton

39 Ciclo de Brayton

40

41

42 Problemas a resolver: - Grupos de dos alumnos - Elegir uno de los siguientes problemas:

43 Ciclo de refrigeración real T 2s s

44 SISTEMAS DE REFRIGERACIÓ DE PROPÓSITO MÚLTIPLE CO U COMPRESOR QC 3 Condensador 2 T 2 Compresor WC Refrigerador 5 6 QFR s 7 Congelador 1 QFC

45 SISTEMAS DE REFRIGERACIÓ E CASCADA Fuente caliente 7 QC Condensador 6 T Disminución del Wc 1 Aumento del Q F s Compresor 8 Evaporador 5 Q 3 2 Condensador Compresor WCB WCA 4 Evaporador 1 QF Fuente fría

46 SISTEMAS DE REFRIGERACIÓ PARA LICUEFACCIÓ DE GASES QC 3 T s Q Intercambiador de calor 8 Regenerador 7 Vapor recirculado Compresor 2 1 WC Gas compuesto 9 Líquido extraído

47 SISTEMAS DE REFRIGERACIÓ MULTIETAPA Fuente caliente 5 QC Condensador 4 T s 6 9 Compresor Cámara 7 de mezcla Evaporador 3 Compresor WCB WCA QF Fuente fría

48 Esquema de la instalación regenerativa y Regenerador Q& e 2 x CC 3 4 C T W& t 1 3 T η reg = h x h 4 h 2 h 2 2s 2 x Regeneración y 4s 4 Potencial de regeneración 1 s

49 Turbina de gas con recalentamiento Q& e Q& e 2 CC 3 Recalen C T1 T2 4 1 W& t T 3 b 2 a 4 c 1 S

50 Turbina de gas con refrigeración en la compresión Q& s c Refrigerador (intercooler) d 2 C1 C2 W& c 1 p P 2 2 2` T P 2 d c P 2 2` i P 1 P 1 1 ν d c 1 P i s

51 Turbina de gas regenerativa con recalentamiento y Regenerador 2 x CC Q& e Q& e 3 Recalen 4 C T1 T2 1 W& t T 3 b 2 x a 4 1 S

52 Turbina de gas regenerativa, con refrigeración en la compresión y recalentamiento intermedio 2 R e frig e r In te rc (re g e n ) 5 C C 1 6 m& f 9 C 1 C 2 T 1 7 C C 2 m& f 8 1 T 2 h W& t 4s 4 3 2s s 8 9s 9 1 s