Termodinamica

CICLO INVERSO.

Un ciclo termodinámico inverso busca lo contrario al ciclo termodinámico de obtención de trabajo. Se aporta trabajo externo al ciclo para conseguir que la trasferencia de calor se produzca de la fuente más fría a la más caliente, al revés de como sucedería naturalmente. Esta disposición se emplea en las máquinas de aire acondicionado y en refrigeración.

CICLO DE CARNOT PARA REFRIGERANTES.

Es el mas básico de todos los ciclos inversos y el de mayor eficiencia. Además en este ciclo la eficiencia solo depende de las temperaturas de cesión y de absorción de calor. Esta propiedad permite comprobar que al contrario que en los ciclos directos, cuando mayor es la diferencia de la temperatura de los focos, menor es la eficiencia.

CICLO DE CARNOT INVERSO EN LOS DIAGRAMAS T-s y h-s

DESARROLLO

VARIABLES MEDIDAS VARIABLES CALCULADAS

Tiempo(min) V ̇(l/h) Te(°C) E ̇(W) Q ̇e(□(KJ/s)) W ̇c(□(KJ/s)) 〖COP〗_R

0 1 30 -0.1 1.15 1.5427 1.15 1.3414

5 2 30 -16 0.89 1.7685 0.89 1.9870

8 3 29 -19.9 0.79 1.7602 0.79 2.2281

13 4 26 -19.6 0.78 1.5747 0.78 2.0188

SECCION DE CALCULOS

Para Te=-0.1°C

Q ̇e=m ̇_R (h_2-h_1 )=m ̇_R hfg_(-0.1)

m ̇_R=ρV ̇; ρ=1/v

vf_(-0.1)=vf_(-1)+((T_(-0.1)-T_(-1))(〖vf〗_0-〖vf〗_(-1)))/((T_0-T_(-1)))=0.0008683+((-0.1+1)(0.0008712-0.0008683))/((0+1))

〖vf〗_(-0.1)=0.00087091 m^3/kg

〖vg〗_(-0.1)=vg_(-1)+((T_(-0.1)-T_(-1))(〖vf〗_0-〖vf〗_(-1)))/((T_0-T_(-1)))=0.03385+((-0.1+1)(0.03279-0.03385))/((0+1))

〖vg〗_(-0.1)=0.032896 m^3/kg

ρ=1/vg-1/vf=1/0.032896-1/0.00087091 m^3/kg m ̇_R=ρV=-1117.8254 kg/m^3 *0.03 m^3/h

ρ=-1117.8254 kg/m^3 m ̇_R=-33.5347 kg/h

Q ̇e=m ̇_R hfg_(-0.1)=(-33.5347 kg/h)(165.619 kj/kg)=-5553.9834 kj/h (1h/3600s)=-1.5427 kj/s

W ̇c=1.15kW=1.15 kj/s 〖COP〗_R=(Q ̇e)/(W ̇c)=1.5427/1.15=1.3414

Para Te=-16°C

Q ̇e=m ̇_R (h_2-h_1 )=m ̇_R hfg_(-16)

m ̇_R=ρV ̇; ρ=1/v

hfg_(-16)=hg_(-16)-hf_(-16)=209.7-30.99 V_(-16)=30 l/h (1*(〖10〗^(-3) m^3)/1l)

hfg_(-16)=178.71 kj/kg V_(-16)=0.03 m^3/h

vf_(-16)=0.0008296 m^3/kg vg_(-16)=0.05595 m^3/kg

ρ=1/vg-1/vf=1/0.05595-1/0.0008296 m^3/kg m ̇_R=ρV=-1187.5270 kg/m^3 *0.03 m^3/h

ρ=-1187.5270 kg/m^3 m ̇_R=-35.6258 kg/h

Q ̇e=m ̇_R hfg_(-16)=(-35.6258 kg/h)(178.71 kj/kg)=-6366.6889 kj/h (1h/3600s)=-1.7685 kj/s

W ̇c=0.89kW=0.89 kj/s 〖COP〗_R=(Q ̇e)/(W ̇c)=1.7685/0.89=1.987

Para Te=19.9°C

Q ̇e=m ̇_R (h_2-h_1 )=m ̇_R hfg_(-19.9)

m ̇_R=ρV ̇; ρ=1/v

hfg_(-19)=hg_(-19)-hf_(-19)=208-27.01

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