Ecuaciones ciclo Otto y Diesel.Máquinas y equipos térmicos II.

Lara Arvizu Abissag Jazmin.

Ingeniería electromecánica.

Ecuación de la eficiencia.

Aplicando la relación de Poisson:

podemos expresar el rendimiento como

con r = VA / VB la razón de compresión entre el volumen inicial y el final.

La eficiencia teórica de un ciclo Otto depende, por tanto, exclusivamente de la razón de compresión. Para un valor típico de 8 esta eficiencia es del 56.5%.

(Relación a la razón de compresión).- Ciclo Otto.

Relación a la razón de compresión. Ciclo Diesel.

El rendimiento de este ciclo Diesel lo podemos hallar como el trabajo realizado dividido por el calor absorbido:

Vemos que el rendimiento es mucho mayor que para un ciclo Otto que, para valores típicos de motores de explosión, rondaba el 50%. La causa principal de la diferencia es la mucho mayor relación de compresión en el motor diésel.

Ciclo Daul.Modela la combustión en dos etapas:

• una primera a v cte (Otto)

• otra segunda a p cte (Diesel)

• Se inicia comprimiendo a s cte (1-2)

• Se suministra calor a v cte (2-3) [Otto]

• Se sigue comunicando calor, pero a p cte (3-4) [Diesel]

• Se produce una expansión a s cte (4-5)

• Finalmente se comunica el calor al exterior a v cte (5-1)

Ecuaciones en el ciclo dual.

Ecuaciones de estado en diversos procesos.

La termodinámica suele considerar procesos en los que una variable de estado es constante:

Isotérmico T = constante

Isobárico p = constante

Isocórico V = constante

Adiabático q = 0

Isentrópico S = constante

Isentálpico H = constanteGráfico Pv utilizando el modelo

ideal.

La ecuación que describe normalmente la relación entre la presión, el volumen, la temperatura y la cantidad (en moles) de un gas ideal es:

Donde:

P = Presión absoluta.

V= Volumen.

n= Moles de gas

R= Constante universal de los gases ideales.

T= Temperatura absoluta.

Ley de Boyle-Mariotte.

También llamado proceso isotérmico. Afirma que, a temperatura y cantidad de gas constante, la presión de un gas es inversamente proporcional a su volumen.

Leyes de Charles y Gay-Lussac. Se considera así al proceso isobárico para la Ley de Charles, y al isocoro (o isostérico) para la ley de Gay Lussac.

Principio de Avogadro.Asegura que en un proceso a presión y temperatura constante (isobaro e isotermo), el volumen de cualquier gas es proporcional al número de moles presente, de tal modo que:

Proceso politrópico.Se denomina proceso politrópico al proceso termodinámico, generalmente ocurrido en gases, en el que existe, tanto una transferencia de energía al interior del sistema que contiene el o los gases como una transferencia de energía con el medio exterior (proceso isotérmico).

El proceso politrópico obedece a la relación:

p es la presión, v es un volumen específico, n, el índice politrópico, que puede ser cualquier número real, y C es una constante.

n=0 (proceso isobárico), n=1 (proceso isotermal), n=γ (proceso isentrópico), n= INF. (proceso isocórico) y todos los valores intermedios de n.

Índicepolitrópico.

Relación. Efectos.

n < 0 ------ Los exponentes negativos pueden también ser significativos en algunos casos especiales donde no hay dominación de las interacciones termales, como lo pueden ser algunos procesos de ciertos plasmas en astrofísica.

n = 0 Equivalente a un proceso isobárico (presión constante)

n = 1 Equivalente a un proceso isotérmica (temperatura constante).

---- Proceso cuasi-diabático tal como en un motor de combustión interna durante la expansión o en la refrigeración por compresión de vapor durante la etapa de compresión. Así también como en un proceso de “compresión politrópica” como lo sería un gas a través de un compresor centrífugo donde la pérdida de calor del compresor (dentro del sistema) es mayor que el calor añadido al gas dentro de la compresión.

---- Es el exponente isentrópico produciendo un proceso isentrópico (adiabático y reversible). Esto también es ampliamente referido como el índice adiabático, produciendo un proceso adiabático (sin transferencia de calor). Sin embargo, el término adiabático no describe adecuadamente este proceso, debido a que éste solamente implica que no hay transferencia de calor.4 Solo un proceso adiabáticoreversible es un proceso isentrópico.

---- El índice politrópico normal es más grande que la razón específica de calor (gamma) dentro de un proceso de "compresión politrópica" como lo es un gas a través de un compresor centrífugo. Las ineficiencias de la compresión centrífuga y el calor añadido al gas sobrepasan a la pérdida de calor dentro del sistema.

---- Equivalente a un proceso isocórico (volumen constante).

Bibliografía.En línea:

https://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_los_gases_ideales

http://ocw.unican.es/ensenanzas-tecnicas/termodinamica-y-maquinas-termicas/materiales/T%2005%20OCW.pdf

http://laplace.us.es/wiki/index.php/Ciclo_Diesel

http://laplace.us.es/wiki/index.php/Ciclo_Otto

https://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaci%C3%B3n_de_estado