EJEMPLO 9

EJEMPLO 9-3 El ciclo Diesel ideal Un ciclo Diesel ideal con aire como fluido de trabajo tiene una relación de compresión de 18 y una relación de corte de admisión de 2. Al principio del proceso de compresión el fluido de trabajo está a 14.7 psia, 80 °F y 117 pulg3. Utilice las suposiciones de aire estándar frío y determine a) la temperatura y presión del aire al final de cada proceso, b) la salida de trabajo neto y la eficiencia térmica y c) la presión media efectiva.

EJEMPLO 9-2 El ciclo de Otto ideal Un ciclo de Otto ideal tiene una relación de compresión de 8. Al inicio del proceso de compresión el aire está a 100 kPa y 17 °C, y 800 kJ/kg de calor se transfieren a volumen constante hacia el aire durante el proceso de adición de calor. Tome en cuenta la variación de los calores específicos del aire con la temperatura y determine a) la temperatura y presión máximas que ocurren durante el ciclo, b) la salida de trabajo neto, c) la eficiencia térmica y d) la presión media efectiva en el ciclo.

EJEMPLO 9-5 El ciclo Brayton ideal simple Una central eléctrica de turbina de gas que opera en un ciclo Brayton ideal tiene una relación de presión de 8. La temperatura del gas es de 300 K en la entrada del compresor y de 1 300 K en la entrada de la turbina. Utilice las suposiciones de aire estándar y determine a) la temperatura del gas a la salida del compresor y de la turbina, b) la relación del trabajo de retroceso y c) la eficiencia térmica.

EJEMPLO 9-10 Análisis según la segunda ley de un ciclo de Otto Considere un motor que opera en el ciclo ideal de Otto con una relación de compresión de 8 (Fig . 9-56). Al principio del proceso de compresión, el aire está a 100 kPa y 17 °C. Durante el proceso de adición de calor a volumen constante, se transfieren 800 kJ/kg de calor al aire de una fuente a 1 700 K, y el calor de desecho se rechaza al entorno a 300 K. Teniendo en cuenta la variación de calores específicos del aire con la temperatura, determine a) la destrucción de exergía correspondiente a cada uno de los cuatro procesos y al ciclo, y b) la eficiencia de la segunda ley de este ciclo

Una planta eléctrica de turbina de gas opera en el ciclo Brayton simple entre los límites de presión de 100 y 700 kPa. El aire entra al compresor a 30 °C a razón de 12.6 kg/s, y sale a 260 °C. Un combustible diesel con un poder calorífico de 42,000 kJ/kg se quema en la cámara de combustión con una relación aire-combustible de 60 y una eficiencia de combustión de 97 por ciento. Los gases de combustión salen de la cámara de combustión y entran a la turbina, cuya eficiencia isentrópica es de 85 por ciento. Tratando los gases de combustión como aire y usando calores específicos constantes a 500 °C, determine a) la eficiencia isentrópica del compresor, b) la producción neta de potencia y la relación del trabajo de retroceso, c) la eficiencia térmica y d) la eficiencia según la segunda ley. 9-157