¿Qué es el ciclo dual en termodinámica?

El ciclo dual en termodinámica es un concepto fundamental que se utiliza para entender el funcionamiento de los motores térmicos. En este artículo, descubriremos qué es exactamente este ciclo y cómo se utiliza para maximizar la eficiencia en la generación de energía. Desde los principios básicos hasta ejemplos prácticos, te llevaré a través de todo lo que necesitas saber sobre este proceso clave en la termodinámica. Si estás interesado en saber cómo se aprovecha al máximo la energía en nuestras máquinas, ¡sigue leyendo!

En termodinámica, el ciclo dual es un ciclo mixto de ciclo Otto y ciclo diésel. Ya hemos hablado de estos ciclos en artículos anteriores con los gráficos PV y TS. En este artículo, analizaremos el ciclo dual con el gráfico PV y el gráfico TS.


¿Qué es el ciclo dual en termodinámica?

ciclo dual

El ciclo Otto es un ciclo de volumen constante y el ciclo Diesel es un ciclo de presión constante. En un escenario práctico, en el ciclo de volumen constante, es posible que la combustión no tenga lugar a volumen constante porque la reacción química lleva algún tiempo durante la combustión.


Asimismo, en el ciclo de presión constante, debido a una combustión rápida y descontrolada, puede ocurrir que la combustión no se produzca a presión constante. Esa es la diferencia entre los ciclos de aire estándar y los motores prácticos.

Este ciclo dual es un compromiso entre el ciclo Otto y el ciclo Diesel. Por ello, se denomina ciclo mixto o ciclo de presión limitada.

A continuación se muestra el diagrama PV y TS para el ciclo dual.

¿Qué es el ciclo dual en termodinámica?

0 → 1 y 1 → 0

Cuando el motor está funcionando a toda velocidad, los procesos 0 → 1 y 1 → 0 representan los procesos de admisión y escape del ciclo termodinámico en el diagrama PV, y el efecto de estos dos procesos se considera cancelado.

1 → 2

El proceso 1 → 2 es la compresión isotrópica del aire en el cilindro a medida que el pistón se mueve desde el punto muerto inferior (BDC) hasta el punto muerto superior (TDC).

2 → 3 y 3 → 4

Ciclo diésel – proceso con PV y…

Por favor habilite JavaScript

Durante el proceso 2 → 3, primero se suministra calor en un volumen constante y luego la parte restante del calor se suministra a presión constante en el proceso 3 → 4.

4 → 5 y 5 → 1

Estos dos procesos 4 → 5 y 5 → 1 representan expansión isotrópica (el pistón se mueve desde el punto muerto superior al punto muerto inferior) y la liberación de calor a volumen constante, respectivamente.

Eficiencia térmica

Termodinámicamente, la eficiencia del ciclo dual está dada por


¿Qué es el ciclo dual en termodinámica?

Trabajo realizado por el sistema = calor suministrado (QS)- Calor rechazado (QR)

W = QS -QR

¿Qué es el ciclo dual en termodinámica?

De los procesos 1 → 2

¿Qué es el ciclo dual en termodinámica?

Dónde R es la relación de compresión

Ahora del proceso 2 → 3 proceso de volumen constante

¿Qué es el ciclo dual en termodinámica?

(Reemplazó la T2 en la ecuación anterior)

Dónde RPAG es la relación de presiones en el proceso a volumen constante, que es igual a P3/PAG2

De 3 → 4 proceso de presión constante

¿Qué es el ciclo dual en termodinámica?

(Reemplazó la T3 y t2 en la ecuación anterior)

Dónde RCRC es la relación de corte en el proceso de presión constante, que es igual a V4/V3

Del proceso isotrópico 4 → 5

¿Qué es el ciclo dual en termodinámica?

(Reemplazó la T4 y t3 y t2 en la ecuación anterior)

Reemplacemos todas las ecuaciones anteriores en la ecuación principal de eficiencia.

¿Qué es el ciclo dual en termodinámica?

De la ecuación anterior podemos ver que el valor de RPAG>1 da como resultado una mayor eficiencia para el valor especificado de RC y γ.

Dónde RC = 1, entonces la eficiencia del ciclo Otto resulta y con eso RPAG = 1 da la eficiencia del ciclo diésel.

Diploma

Hemos discutido el ciclo mixto llamado Ciclo Dual con los diagramas PV y TS y también derivamos una ecuación para la eficiencia del Ciclo Dual. Háganos saber su opinión en la sección de comentarios a continuación.

Error 403 The request cannot be completed because you have exceeded your quota. : quotaExceeded

Dual Cycle: El ciclo mixto de termodinámica

Introducción

El ciclo dual es un ciclo mixto que combina el ciclo Otto y el ciclo Diesel. En artículos anteriores, ya hemos discutido estos ciclos con los diagramas P-V (presión-volumen) y T-S (temperatura-entropía). En este artículo, vamos a analizar el ciclo dual utilizando los diagramas P-V y T-S.

Ciclo Dual

El ciclo Otto es un ciclo a volumen constante y el ciclo Diesel es un ciclo a presión constante. Sin embargo, en la práctica, en el ciclo a volumen constante, la combustión puede no producirse a volumen constante debido a que la reacción química durante la combustión requiere tiempo para ocurrir.

De manera similar, en el ciclo a presión constante, la combustión puede no producirse a presión constante debido a una combustión rápida e incontrolada. Esta es la diferencia entre los ciclos estándar del aire y los motores prácticos.

El ciclo dual es un compromiso entre el ciclo Otto y el ciclo Diesel, por lo tanto, se le llama ciclo mixto o ciclo de presión limitada.

Los diagramas P-V y T-S para el ciclo dual se muestran a continuación:

0 → 1 y 1 → 0

Cuando el motor está funcionando a plena carga, los procesos 0 → 1 y 1 → 0 representan los procesos de admisión y escape del ciclo termodinámico en el diagrama P-V, y el efecto de estos dos procesos se considera anulado.

1 → 2

El proceso 1 → 2 es la compresión isotérmica del aire en el cilindro mientras el pistón se mueve desde el punto muerto inferior (PMI) hasta el punto muerto superior (PMS).

2 → 3 & 3 → 4

Ciclo Diesel – Procesos con diagrama P-V…
Por favor, habilita JavaScript
Durante el proceso 2 → 3, primero se suministra calor a volumen constante y luego se agrega la parte restante del calor a presión constante en el proceso 3 → 4.

4 → 5 & 5 → 1

Estos dos procesos 4 → 5 & 5 → 1 representarán la expansión isotérmica (el pistón se mueve desde el punto muerto superior hasta el punto muerto inferior) y la rechazo de calor a volumen constante, respectivamente.

Rendimiento térmico

Desde el punto de vista termodinámico, la eficiencia del ciclo dual se calcula de la siguiente manera:

Trabajo realizado por el sistema = Calor suministrado (QS) – Calor rechazado (QR)

W = QS – QR

A partir del proceso 1 → 2:

Donde r es la relación de compresión.

Ahora, a partir del proceso 2 → 3 de volumen constante:

(Sustituimos T2 en la ecuación anterior)

Donde rp es la relación de presión en el proceso de volumen constante, que es igual a P3/P2.

A partir del proceso 3 → 4 de presión constante:

(Sustituimos T3 & T2 en la ecuación anterior)

Donde rcrc es la relación de corte en el proceso de presión constante, que es igual a V4/V3.

A partir del proceso isotérmico 4 → 5:

(Sustituimos T4 & T3 & T2 en la ecuación anterior)

Vamos a sustituir todas estas ecuaciones anteriores en la ecuación principal de eficiencia:

A partir de la ecuación anterior, podemos observar que el valor de rp>1 resulta en un aumento de la eficiencia para el valor dado de rc y γ. Cuando rc = 1, esto dará la eficiencia del ciclo Otto, y con rp = 1, dará la eficiencia del ciclo Diesel.

Conclusión

Hemos discutido el ciclo mixto llamado ciclo dual con los diagramas P-V y T-S, y también hemos derivado una ecuación para la eficiencia del ciclo dual. Por favor, déjanos saber tu opinión en la sección de comentarios a continuación.

Deja un comentario