Ciclos Termodinamicos

República Bolivariana de Venezuela

Universidad Bolivariana de Venezuela

PFG en Hidrocarburos

Unidad Termodinámica

Realizado por: Reimir Cayama C.I: 12.109.741.

TERMODINAMICA

Punto Fijo 19 de Junio del 2013

En la termodinámica se estudia y clasifica las interacciones entre diversos sistemas, lo que lleva a definir conceptos como sistema termodinámico y su contorno. Un sistema termodinámico se caracteriza por sus propiedades, relacionadas entre sí mediante las ecuaciones de estados y ciclos. Éstas se pueden combinar para expresar la energía interna y los potenciales termodinámicos, útiles para determinar las condiciones de equilibrio entre sistemas y los procesos espontáneos como son los ciclos termodinámicos.

Con estas herramientas, la termodinámica describe cómo los sistemas responden a los cambios en su entorno. Esto se puede aplicar a una amplia variedad de ramas de la ciencia y de la ingeniería, tales como motores, cambios de fase, reacciones químicas, fenómenos de transporte, etc.

En este ensayo estudiaran unas de las principales áreas de aplicación de la termodinámica que es la refrigeración, que no es mas que la transferencia de calor de una región de temperatura inferior hacia una temperatura superior. Los dispositivos que producen la refrigeración se llaman refrigeradores, y los ciclos en lo que operan se denominan ciclos de refrigeración por compresión de vapor, donde el refrigerante se evapora y condensa alternadamente, para luego comprimirse en la fase de vapor.

La termodinámica influye también en el rendimiento de las máquinas térmicas que según, se debe cumplir el principio general de “lo que se obtiene en divididir por lo que que cuesta”. En este caso, “lo que obtiene” es el trabajo neto. “Lo que cuesta” es el calor que entra procedente del reactor. La Termodinamica tambie se maneja en bombas de calor que es máquina térmica que permite transferir energía mediante calor de un ambiente a otro, según se requiera y que en la actualidad se emplean en nuevas tecnologia en Energias Renovables

En el presente ensayo se tomara en cuenta el tema de la licuefacción por que estudia el cambio del estado que acontece cuando una sustancia pasa del estado gaseoso al líquido, parte importante en la termodinamica, y por ultimo analizaran lo que interviene en las Temperaturas Criogenicas que es una técnicas utilizada para enfriar un material a la temperatura de ebullición del nitrógeno o a temperaturas aún más bajas.

Ciclos de refrigeración por compresión de vapor

Este ciclo aprovecha la Entapia de transformacion de la Sustancias al cambiar de la Fase liquida a la Fase Vapor. En la Figura # 1 se observa las partes que componen un refrigerador sencillo: el evaporador, que corresponde al congelado o hielera del refigerador domestico; el condesador-enfriador, que es un serpentin con tubo y aletas ubicados en las parte posterior; el compresor que es un aparato cilindrico, que se ubica normalmente en la parte inferior del refigerador y la valvula de expanción que es un tubo capilar.

Figura # 1

Las partes esenciales de un sistema de compresión de vapor son iguales a la de un sistema en el que se emplea aire, con la excepción de qie el cilindro se reemplaza por una valvula de expanción por el cual fluye el medio licuado de los serpentines de condensación de alta presión hacia los serpentines de baja presión.

En el siguente diagrama (Figura # 2 ) se representa los cuatro elementos mencionados con anterioridad y que conforman el ciclo.

Figura # 2

En el compresor se eleva la presión de la sustancia que se encuentra en su fase gaseosa y, por lo consiguiente, se eleva tambien su temperatura, como se muestra en la figura del punto 1 al punto 2. Despues de salir del compresor, la sustancia, aun es su estado gaseoso, entra al condensador-enfriador, donde rechaza el calor al medio ambiente, debido a una diferencia de tremperatura que guarda con este, puntos 2 y 3 de la figura. Debido a esta disminuición de su energia, la sistancia baja de temperatura y despues se condensa, cambiado de su fase gaseosa a la fase liquida, manteniendo la presión constante, para luego entrar a la valvula de expansión, producuiendose un estrangulamiento que baja la presión de la sustancia y disminuye la temperatura a un valor que la temperatura de ambiente, a un estado cercano al liquido saturado correspondiente a esta presión y temperatura. La sustancia se a empezado a evaporar en la valvula, pero se procura que la mayor parte de la evaporación se lleve a cabo en el evaporador donde la sustancia toma la energia necesaria para su evaporación del medio que se desea refrigerar o enfriar, puntos 3 y 4 de la figura. Una vez que la sustancia se a evaporado entra al compresor para iniciar un nuevo ciclo al comprimir al gas y llevarlo a un estado de vapor sobrecalentado, con un aumento de presión y temperatura.

Rendimiento de una máquina térmica

El rendimiento o eficiencia de una máquina térmica es la relación entre la energía que desea obtener de dicha máquina (trabajo realizado) y la energía consumida en su funcionamiento (energía suministrada), definiendo que máquina térmica es un dispositivo capaz de convertir energía térmica en trabajo mecanico, el rendimiento viene expresado en “” el Trabajo generado por la maquina en W, y la energia consumida en Qh entonces se dice que:

 = W

Qh

Según lo basado exclusivamente en la Primera Ley de la Termodinámica (Conservación de laEnergía), no habría ninguna razón para que el rendimiento de cualquier máquina no llegara a alcanzar el 100% y por tanto dispusiera sólo de un foco térmico en su diseño. Sin embargo, la propia naturaleza limita estos procesos y es necesario introducir un nuevo principio termodinámico para adaptar nuestras teorías físicas a la realidad de la naturaleza como se muestra en la Figura # 3 en donde la caldera y el refigerante influye en el rendimiento por estar expuesto a agente externos.

Figura # 3

Refrigerante: selección y refrigeración por absorción

Para

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