08Termod.pdf - VIII RENDIMIENTO Y EXERGu00cdA...

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VIII.- RENDIMIENTO Y EXERGÍApfernandezdiez.esVIII.1.- RENDIMIENTO El rendimiento es, en general, la relación existente entre el beneficio obtenido y lo que se ha puesto en juego para obtenerlo.En toda máquina térmica se cumple: T= Q1- Q2, siendo Q1el calor aplicado.El rendimiento térmico teórico ηtde cualquier máquina térmica, es de la forma:ηt= Q1- Q2Q1= 1 - Q2Q1= TteórQ1; Tteór=ηtQ1y para un ciclo de Carnot: ηC= 1 - T2T1Como el ciclo de toda máquina térmica es irreversible, resulta:ηti (irreversible)< ηr (reversible)< ηC (Carnot)Al valor ηtise le llama rendimiento térmico práctico o rendimiento indicado.Coeficiente de calidad, rendimiento mecánico y globalEl coeficiente de calidadηgse define como: ηg= ηtiηtηti=ηtηgEl trabajo indicadoTies el que se puede conseguir en el cilindro de un motor a partir de las Q1calo-rías, (o en los álabes de una turbina), de la forma:Ti= Q1ηti= Q1ηtηg= TtηgEstos conceptos son generales para cualquier ciclo; en primer lugar se calcula el rendimiento teórico considerando que es reversible y luego mediante eldiagrama del indicadorel correspondiente al irrever-sible, con lo que se puede calcular el coeficiente de calidad.En el eje de salida de la máquina se dispone de un trabajo útilTuó trabajo al freno, que es menor que el trabajo indicado, debido a las pérdidas por rozamiento. Si no se consideran las pérdidas mecánicas, el pfernandezdiez.es Rendimiento y Exergía.VIII.-99
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trabajo es el indicado.Elrendimiento mecánico(rendimiento orgánico) ηm, se define en la forma:ηm= TútilTindicado; Tútil= ηmTindicado= ηm( Q1ηtηg) = Q1ηwen la que el rendimiento global ó económico de la máquina, es: ηw= ηmηtηgDeterminación del coeficiente de calidad mediante el diagrama entrópico.- Las sucesivas pérdidas que se producen en un ciclo real, tomando como referencia de partida el ciclo de Carnot entre las temperaturas T1y T2, son:a) En el ciclo de Carnot sólo se aprovecha parte del calor entregado por el foco caliente. Al calor que se elimina a la refrigeración se le denomina pérdidas de escape.Rendimiento teórico: ηt=1 - Q2Q1=área (b c d e b)área (a c d f a)=1 - T2T1Fig VIII.1.- Pérdidas internas y externas, ciclo teórico y ciclo indicadob) La diferencia de temperaturas entre las correspondientes a los focos térmicos a T1y T2, y las del sis-tema que evoluciona T1’ y T2’ (extremas del fluido), se conoce como irreversibilidad térmica interna, que da lugar a las pérdidas por salto térmico; en consecuencia, se puede definir un rendimiento ηen la forma:ηt'=área (b' c' d' e' b')área (a c d f a)Un primer coeficiente de calidad ηg'se define en la forma: ηg'=ηt'ηt=área (b' c' d' e' b')área (a c d f a)área (b c d f a)área (a c d f a)=área (b' c' d' e' b')área (b c d f a)y el rendimiento como: ηt'= ηtηg', habiendo supuesto que en b existe una pérdida por salto térmico, pero el fluido sigue actuando según un ciclo de Carnot.
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