TERMODINÁMICA TÉCNICA

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UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA INGENIERIA MECÁNICA Y ELECTROMCÁNICA. TERMODINÁMICA TÉCNICA. Ing. Carlos F. Cruz Mamani ORURO – BOLIVIA Abril, 2009. C A P Í T U L O - 6 PROCESOS CON GASES IDEALES. 6.1 INTRODUCCIÓN - PowerPoint PPT Presentation

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  • Ing. Carlos Fidel Cruz MamaniTERMODINMICA TCNICAIng. Carlos F. Cruz MamaniORURO BOLIVIAAbril, 2009

    UNIVERSIDAD TECNICA DE ORUROFACULTAD NACIONAL DE INGENIERIAINGENIERIA MECNICA Y ELECTROMCNICA

    Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani

  • Ing. Carlos Fidel Cruz MamaniC A P T U L O - 6PROCESOS CON GASES IDEALES6.1 INTRODUCCINUn ciclo termodinmico es un conjunto de procesos y por lo tanto es necesario conocer estos procesos termodinmicos o cambios de estado que se efecta en diferentes condiciones.

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  • Ing. Carlos Fidel Cruz MamaniCiclo termodinmico de produccin de vapor

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  • Ing. Carlos Fidel Cruz MamaniCiclo Termodinmico de un sistema de Refrigeracin

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  • Ing. Carlos Fidel Cruz MamaniCiclo termodinmico de un motor trmico

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  • Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani6.2 Proceso a volumen constanteEs un cambio de estado a volumen constante, internamente reversible. Se llama tambin proceso isomtrico o isocrico

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  • Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani6.3 Proceso a presin constanteEn la figura -2, aparece su representacin en el diagrama p-v y t-s. En este caso el sistema intercambia trabajo con el medio. Llamado tambin proceso isobrico.

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  • Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani6.4 Proceso isotrmicoConsideremos ahora una transformacin en la que la temperatura del gas permanezca constante: T=cte. Se denomina proceso isotrmico. En este caso se cumplir la Ley de Boyle Mariotte es decir:P V = cte.

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  • Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani6.4 Proceso isotrmicoEn el plano presin volumen se representa mediante una curva correspondiente a una hiprbola equiltera.

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  • 6.4 Proceso isotrmicoEl trabajo en un proceso isotrmico sin flujo ser:

    El calor en un proceso isotrmico sin flujo ser Q = WEl trabajo en un proceso isotrmico con flujo ser:

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  • Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani6.5 Proceso isentrpicoUn proceso isentrpico es una transformacin adiabtica internamente reversible. El sistema no intercambia calor con el medio en ningn momento de la misma.En consecuencia, para que una transformacin sea adiabtica, deber cumplirse.Q = 0 ds = 0

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  • Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani6.5 Proceso isentrpico

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  • Las relaciones entre presin, volumen y temperatura para una adiabtica son:Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani

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  • El TRABAJO para un sistema sin flujo es:Ing. Carlos Fidel Cruz MamaniTrabajo para un proceso isentrpica con flujo es:Para una transformacin adiabtica deber cumplirse que : Q= 0En cuanto al calor especfico de la adiabtica, dado que la misma se produce variacin de temperatura sin intercambio de calor, ser nulo. C adiab= 0

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  • Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani6.6 Proceso IsoentlpicoEn dispositivos de estrangulacin puede conseguirse una reduccin significativa de la presin de manera simple: introduciendo una resistencia en el conducto por el que fluye un gas o un lquido.

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  • 6.6 Proceso IsoentlpicoIng. Carlos Fidel Cruz MamaniAunque las velocidades son relativamente altas en las proximidades de la restriccin, las mediciones realizadas corrientes arriba y corrientes debajo de la seccin del rea reducida mostraran que la variacin de la energa cintica especfica del gas es despreciable.

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  • 6.6.1 Experimento de Joule-ThompsonIng. Carlos Fidel Cruz MamaniEl gas cambi de estado, en 1 tena una cierta presin p1 y en 2 tiene otra presin p2 diferente, pero no se modific ni la temperatura ni la entalpa, por tanto se puede afirmar que para los gases perfectos la entalpa es funcin nicamente de la temperatura.

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  • Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani6.7 Proceso PolitrpicoUna transformacin politrpica es un cambio de estado en el que vara todas las propiedades (presin, volumen, temperatura, entropa, entalpa, etc). Tambin en este proceso existe transmisin o transferencia de calor y para su anlisis se lo considera a este proceso como internamente reversible.

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  • Ing. Carlos Fidel Cruz MamaniEn las figuras siguientes mostramos los diagramas p-V y T-S, para un proceso politrpico.

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  • Ing. Carlos Fidel Cruz MamaniLas ecuaciones que rigen este proceso tienen un parecido con las ecuaciones isentrpicas donde el exponente k se reemplaza por el exponente n que se denomina exponente politrpicoEl trabajo para un proceso politrpico sin flujo ser:

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  • Ing. Carlos Fidel Cruz MamaniEl trabajo para un proceso politrpico con flujo estacionario es:El calor para un proceso politrpico con flujo es:

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  • Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani6.8 PROBLEMASEjemplo 1.- Un ciclo de aire estndar trabaja con 0,9 kg de aire, que comienza a una presin de 2,75 kg/cm2 abs. a una temperatura de 127 C y v1=0,42 m3/kg. El proceso inicia con una transformacin isobrica de calentamiento, hasta una temperatura de 927 C, luego realiza un proceso de enfriamiento a volumen constante hasta la presin de 1 kg/cm2 abs. v3= 1,25 m3/kg, contina con un proceso de enfriamiento isobrico hasta la temperatura de 27 C. Finalmente el ciclo se cierra con un proceso de compresin isentrpica hasta el estado inicial.

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  • Ing. Carlos Fidel Cruz Mamania) Dibuje los diagramas p-v y T- s del ciclob) Determine la cantidad de calor suministrado y calor rechazado.c) Determine la produccin de trabajo neto.d) Calcule el rendimiento trmicoe) Calcule la variacin de entropa en el proceso isomtrico.

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  • Ing. Carlos Fidel Cruz MamaniSOLUCINQsum= 723,6 [kJ]Qced=616,8 [kJ]Wneto= 106.8 [kJ]= 14,7S=-0,653 [kJ/K]

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  • Ing. Carlos Fidel Cruz MamaniG R A C I A SUn hbito es como un cable, tejemos un hilo de l todos los das y al final no podemos romperlo. Horace Mann

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