Màquines tèrmiques

Termodinàmica


Les temperatures (T) s'ha d'expressar en valors absoluts (ºK). T= t+273º

variable fórmula unitats
Calor Q espai igual espai m per c subíndex e per parèntesi esquerre T subíndex 2 menys T subíndex 1 parèntesi dret espai Q =Calor a comunicar a un cos per elevar la seva Tª(J)
m = Massa (kg)
ce = Calor específic (J/kgºK)
T2 = Temperatura final (ºK)
T1 = Temperatura inicial (ºK)
Balanç Energètic Q subíndex h espai igual espai W espai més Q subíndex c espai Qh=Calor cedit o absorbit al focus calent (high) (J)
Qc= Calor cedit o absorbit al focus fred (cold) (J)
W = Treball (J)
Th = Temperatura absoluta del focus calent (ºK)
Tc = Temperatura absoluta del focus fred (ºK)
T = Temperatura absoluta (T= t+273º)

Màquines generadores d’energia mecànica


Balanç energètic motor

A partir de la calor d'un combustible (Qh) generen una energia mecànica (W).
Eficiència tèrmica
eta subíndex t igual fracció W entre Q subíndex h igual fracció numerador Q subíndex h menys Q subíndex c entre denominador Q subíndex h fi fracció igual 1 menys fracció Q subíndex c entre Q subíndex h ηt = eficiència tèrmica

W = Treball (J)
Qh= Calor cedit o absorbit al focus calent (high) (J)

Qc= Calor cedit o absorbit al focus fred (cold) (J)
Eficiència tèrmica de Carnot
eta subíndex C igual 1 menys fracció T subíndex c entre T subíndex h ηC = eficiència tèrmica de Carnot (ideal)

Th= Temperatura absoluta del focus calent (ºK)

Tc= Temperatura absoluta del focus fred (ºK)
Eficiència tèrmica segons el segon principi
eta subíndex S igual fracció eta subíndex t entre eta subíndex C ηS = eficiència tèrmica segons el segon principi
ηt = eficiència tèrmica real
ηC = eficiència tèrmica de Carnot (ideal)

 Màquines consumidores d’energia mecànica


Balanç energètic bomba de calor

A partir d'una energia mecànica (W) transporten calor d'un lloc fred a un lloc calent.

Coeficient d'eficiència COP 

C O P igual fracció Q subíndex c entre W

COP = Coeficient d’eficàcia o Coeficient d'Operació

Qc= Calor absorbit al focus fred (cold) (J)
W = Treball (J)

Coeficient d'eficiència de Carnot COPC  

C O P subíndex C igual fracció numerador T subíndex c entre denominador T subíndex H menys T subíndex C fi fracció

COPC = Coeficient d’eficàcia de Carnot (ideal)

Th = Temperatura absoluta del focus calent (ºK)
Tc = Temperatura absoluta del focus fred (ºK)

Entropia S                                                                                                 

  S espai fi igual espai fi k espai per espai ln espai majúscula omega                                                                                    

S = Entropia (J/K)

k = Constante de Boltzmann     1,3806·10-23 (J/K)

ln = Logaritme natural

Ω = Nombre de microestats possibles per un sistema

Flux d'entropia ΔS                                                                                 

majúscula delta S espai igual espai fi fracció numerador obre barra vertical Q i tanca barra vertical entre denominador T i fi fracció                                                                                       

ΔS = Flux d'entropia (J/K)

Qi = Diferència de quantitat de calor entre dos sistemes (J)
Ti = Diferencia de temperatura entre dos sistemes (ºK)

Variació d'entropia universal ΔST                                              

 espai espai espai A S subíndex T espai igual A S subíndex H espai més espai A S subíndex C punt i coma espai espai espai espai o espai espai espai espai A S subíndex T espai igual menys fracció numerador obre barra vertical Q subíndex H tanca barra vertical entre denominador T subíndex H fi fracció espai menys fracció numerador obre barra vertical Q subíndex C tanca barra vertical entre denominador T subíndex C fi fracció              

QH = Quantitat de calor de la font calenta (J)

QC = Quantitat de calor de la font freda (J)

TH = Temperatura de font calenta (ºK)
TC = Temperatura de font freda (ºK)



Càlculs en motors tèrmics
variable fórmula unitats
Cilindrada unitària V subíndex u igual normal pi normal r al quadrat per normal c igual normal pi fracció normal D al quadrat entre 4 per normal c VU = Volum d’un cilindre (cm3)
r = Radi del cilindre (cm)
D = Diàmetre del cilindre (cm)
c = Cursa o carrera del pistó, que és la distancia entre el PMS i el PMI (cm)
Cilindrada total  V subíndex T espai igual espai V subíndex U espai per espai n subíndex c VT = Volum total del motor (cm3)
nc = Número de cilindres 
Relació de compressió  r igual fracció numerador V subíndex u més V subíndex c entre denominador V subíndex c fi fracció Vc = Volum de la cambra de combustió (cm3)
r = relació de compressió 
Potència de rotació  P espai igual espai majúscula gamma espai per espai omega Г = Parell motor (N·m)
ω = Velocitat angular (rad/s)
Àrea d'un cercle A igual normal pi normal r al quadrat igual normal pi fracció normal D al quadrat entre 4  A (S) = àrea = secció = superfície (m2)
     

 

 

Darrera modificació: divendres, 11 d’octubre 2019, 13:44