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Ciclo Ericcson y Stirling

Ciclo termodinámico
by

Ramses Acosta Garcia

on 11 November 2013

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Transcript of Ciclo Ericcson y Stirling

Termodinámica
Ciclo Ericsson
Ciclo Stirling

Es un proceso o conjuntos de procesos por los que un sistema evoluciona volviendo al mismo estado inicial.
Para todo ciclo se cumple que: U=0; Q=W.
Ciclo reversible: (todos los estados son de equilibrio). Puede representarse en diagramas PV , TS,

Los ciclos termodinámicos permiten:
a) Convertir calor en trabajo por interacción con dos focos térmicos. Máquinas o motores térmicos. Se describen en sentido horario
b) Pasar calor de un foco frío a otro a mayor temperatura .Frigoríficos o bombas de calor. Se describen en sentido antihorario
Eficiencia del ciclo Ericsson
Condiciones necesarias para ciclos reversibles
Ciclo Termodinámico
La diferencia de temperatura entre el fluido de trabajo y la fuente o sumidero de energía térmica nunca debe exceder una cantidad diferencial de temperatura, dT durante cualquier proceso de transferencia de calor.
Motor Ericsson
Los motores Ericsson se basan en el ciclo Ericsson. Son de combustión externa por lo que el gas motor se calienta desde el exterior. Para mejorar el rendimiento (térmico y total) el motor Ericsson dispone de un regenerador o recuperador de calor. Puede funcionar en ciclo abierto o cerrado. La expansión y la compresión se producen simultáneamente, en las caras opuestas del pistón.
Diferencias del ciclo Ericsson con otros tipos de sistemas (Stirling,Carnot y Bayton)
Las diferencias son simples...
-El ciclo de Ericsson y Stirling son usados en motores de combustión externa
-El ciclo Ericsson y Stirling tienen en teoría un rendimiento ideal
-La diferencia entre un ciclo Ericsson y Bayton es que el ciclo ideado por Ericsson se basa en procesos isotérmicos y el de Bayton se basa en procesos isobáricos
Carnot refiere a un ciclo totalmente ideal, pero no existen motores que cumplan con dicho sistema
Potencia actual del ciclo Ericsson
Posibilidades teóricas.
Un aspecto que cabe señalar sobre este ciclo es que el volumen del recuperador no influye sobre el rendimiento del motor y esto nos genera grandes ventajas, (a diferencia del ciclo Stirling).
Si bien, este ciclo integrado a un motor resultaría costoso, debido a la necesidad de utilizar válvulas y demás,se balancea el coste con su eficiencia y potencia específica que superan a otros.
Este ciclo junto con el ciclo Stirling es reversible al igual que el ciclo de Carnot, los tres ciclos tendrán la misma eficiencia térmica cuando operen entre los mismos limites de temperatura
Introducción del ciclo Ericcson
Es interesante examinar que pasa cuando el número de etapas tanto de interenfriamiento y de recalentamiento se hace infinitamente grande, donde los procesos isoentropicos de compresión y expansión pasan a ser
isotérmicos, el ciclo se puede representar mediante dos etapas a temperaturas constantes y dos procesos a presión constante con regeneración.
A un proceso así se le llama ciclo de Ericsson.
Ericsson diseñó y construyó un intercambiador de calor de flujo mezclado y en contracorriente y lo llamó "regenerador"

El sistema de recuperar el calor de los gases "de escape" o "de salida" puede hacerse de diversas maneras, con válvulas o sin, o con el auxilio de dispositivos rotativos o móviles.
Expansión isotérmica y proceso de absorción de calor 1-2**: Durante este proceso, el aire, que actúa como fluido de trabajo, se calienta por el calor externo añadido. El calor del aire aumenta temperatura constante T1 y se expande.
2) Proceso isobárico y proceso de rechazo de calor 2-3**: El aire pasa a través del regenerador, donde su temperatura se reduce a T3 a presión constante. El calor absorbido por el regenerador se utiliza para la calefacción en la siguiente parte del ciclo. El aire después de pasar por el regenerador se libera como el gas de escape.
3) Proceso de compresión isotérmica 3-4**: Durante este proceso el aire que entra en el motor es comprimido a una temperatura constante, aplicando un intercooler. El aire a presión se libera en el tanque de almacenamiento de aire.
Proceso del ciclo Ericcson
4) La presión constante o isobárica proceso de absorción de calor 4-1:_ _El aire comprimido a alta presión pasa a través del regenerador y absorbe el calor almacenado previamente. A continuación, fluye hacia el pistón y el cilindro donde se expande y produce el trabajo durante el proceso 1-2. As
El principio básico del ciclo Stirling consiste en un gas encerado en un cilindro hermético que tiene un extremo caliente y uno frio, dentro del cilindro se encuentra un pistón de potencia y un pistón de desplazamiento.
Ciclo Stirling
Ciclo Ericcson
¿CUALES SON LAS ETAPAS?
El ciclo teórico de Stirling  consta de 4 etapas:

2 transformaciones isocoras, en las que el gas de trabajo pasa a través de un regenerador absorbiendo o cediendo calor, y 2 transformaciones isotermas, en las que el gas está en contacto con una fuente caliente o una fría, a Tc y  a Tf  respectivamente.
1-2
: Compresión isoterma del gas a la temperatura inferior, Tf.
Durante este proceso se cede al exterior una cantidad de calor, Qf, a la fuente fría.
2-3
: Absorción de calor a volumen constante. El gas absorbe del regenerador una cantidad de calor Qrg y aumenta su temperatura, lo que provoca un aumento de presión.
3-4
: Expansión isoterma del gas a alta temperatura, Tc. Durante
este proceso se absorbe una cantidad de calor Qc de la fuente caliente.
4-1
: Cesión de una cantidad de calor Qrg al regenerador
a volumen constante, disminuyendo la temperatura del fluido.
Equipo 5
-Acosta Garcia Ramses
-Figueroa Suarez Armando
-Garcia Diaz Edgar
-Garibay Plascencia Carlos
-Soto Mario Alberto
(cc) image by anemoneprojectors on Flickr
VENTAJAS
Operación silenciosa.
Dado que es un motor de combustión externa el proceso de combustión se puede controlar muy bien reduciendo las emisiones.
Alto rendimiento.
Sencillez de los mecanismos.
Capacidad teórica de alcanzar la eficiencia  de Carnot.
DESVENTAJAS
Dificultad para sellar las cámaras.
Poca potencia.
Falta de experiencia en la construcción de este tipo de motores.
Se requiere grandes superficies para el intercambiador de calor.
Gracias Por Su Atencion
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