Capitulo9.pdf - IX RENDIMIENTO Y EXERGu00cdA El...

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IX.- RENDIMIENTO Y EXERGAEl rendimiento es, en general, la relacin existente entre el beneficio obtenido y lo que se hapuesto en juego para obtenerlo.En toda mquina trmica se cumple,T= Q1- Q2siendo Q1el calor aplicadoEl rendimiento trmico terico ηt de cualquier mquina trmica, es de la forma,ηt= Q1- Q2Q1= 1- Q2Q1= Tte rQ1; Tte r=ηtQ1y para un ciclo de Carnot,ηC= 1- T2T1Como el ciclo de toda mquina trmica es irreversible, resulta,ηti(irreversible)< ηr(reversible)< ηC(Carnot)Al valor ηtise le llama rendimiento trmico prctico o rendimiento indicado.IX.1.- COEFICIENTE DE CALIDAD, RENDIMIENTO MECNICO Y GLOBALEl coeficiente de calidadηg se define en la forma,ηti=ηtηgEl trabajo indicadoTies el que se puede conseguir en el cilindro de un motor a partir de las Q1calor as, (o en los labes de una turbina), de la forma,Ti= Q1ηti= Q1ηtηg= TtηgIX.-119
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Estos conceptos son generales para cualquier ciclo; en primer lugar se calcula el rendimientoterico considerando que es reversible y luego mediante eldiagrama del indicadorel correspondienteal irreversible, con lo que se puede calcular el coeficiente de calidad.En el eje de salida de la mquina se dispone de un trabajo útilTutrabajo al freno, que es menorque el trabajo indicado, debido a las p rdidas por rozamiento. Si no se consideran las p rdidasmecnicas, el trabajo til es igual al trabajo indicado.Elrendimiento mecánico(rendimiento orgnico) ηm, se define en la forma,ηm= TútilTindicado; Tútil= ηmTindicado= ηm{Q1ηtηg} = Q1ηtηgηm= Q1ηwen la que ηwes el rendimiento global ó económico de la máquina, es decir,ηw= ηmηtηgIX.2.- DETERMINACIN DEL COEFICIENTE DE CALIDAD MEDIANTE EL DIAGRAMAENTRPICOLas sucesivas prdidas que se producen en un ciclo real, tomando como referencia de partida elciclo de Carnot entre las temperaturas T1y T2, son,a) En el ciclo de Carnot slo se aprovecha parte del calor entregado por el foco caliente. Al calorque se elimina a la refrigeracin se le denomina pérdidas de escape.Rendimiento terico, ηt=1- Q2Q1=rea (b c d e b)rea (a c d f a)=1- T2T1Fig IX.1.- Pérdidas internas y externas, ciclo teórico y ciclo indicadob) La diferencia de temperaturas entre las correspondientes a los focos trmicos a T1y T2, ylas del sistema que evoluciona, T1 y T2 (extremas del fluido), se conoce como irreversibilidad tér-mica interna, que da lugar a las pérdidas por salto térmico; en consecuencia, se puede definir un rendi-miento ηt en la forma,IX.-120
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ηt'=rea (b' c' d' e' b')rea (a c d f a)Un primer coeficiente de calidad ηg se define en la forma,ηg'=ηt'ηt=rea (b' c' d' e' b')rea (a c d f a)rea (b c d f a)rea (a c d f a)=rea (b' c' d' e' b')rea (b c d f a)y el rendimiento como,ηt'= ηtηg'habiendo supuesto que en b existe una p rdida por salto t rmico, pero el fluido sigue actuandosegn un ciclo de Carnot.
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