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Ciclo Ericsson
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Ciclo Ericsson
Es reversible al igual que el ciclo Carnot por lo que se obtiene
el rendim
mximo de la mquina.
El ciclo Ericsson fue ideado por el inventor John Ericsson, que
pr
construy varios motores de aire caliente basados en
diferente
termodinmicos.
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Ciclo Ericsson.
Consta de las siguientes fases:
1-2: Expansin a temperatura constante con aportacin de calor
2-3: Compresin a presin constante con extraccin de calor de
regenerac
3-4: Compresin a temperatura constante con extraccin de
calor
4-1: Expansin a presin constante con aportacin de calor de
regeneraci
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Grafica PV y TS
TL
TH1 2
34
qen
qsal
T
S
Regeneracin
v
P
1
3
4
2
qen
qsal
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Ciclo Ericsson
Los procesos de expansin y compresin isotrmicos llevan a cabo en
la turbina y el compresor como se muestr
en la figura siguiente.
El regenerador es un intercambiador de calor de contrafluj
La transferencia de calor sucede entre las dos corrientes
En el caso ideal la diferencia de temperatura entre las
dcorrientes no excede una cantidad diferencial T. Lcorriente de
fluido fra sale del intercambiador de calor a
temperatura de entrada de la corriente caliente.
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Ciclo Ericsson
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AplicacionesMotor Ericsson: Son de combustin externa por lo que
el gas del motor
se calienta desde el exterior. Para mejorar el rendimiento
trmico
dispone de un regenerador. Puede funcionar en un ciclo abierto
ocerrado.
Aplicaciones solares, mecnicas y en la industria automotriz.
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Deduccin de EcuacionesEficiencia
Al fluido de trabajo se le aade calor isotrmicamente de una
fuente ex
temperatura TH durante el proceso 1-2, y se rechaza tambin
isotrmicamun sumidero externo a temperatura TL durante el proceso
3-4. En un
isotrmico reversible, la transferencia de calor se relaciona con
el ca
entropa mediante:
El cambio de entropa de un gas ideal durante un proceso
isotrmico est d
sTq =
i
e
i
ep
P
PR
T
TCs lnln =
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Como: y el logaritmo natural de 1 es cero,
El valor de la entrada de calor y de la salida de calor
puede expresarse como:
Deduccin de Ecuaciones
( )2
1
1
212 lnln
PPRT
PPRTssTq HHHen =
==
( )3
4
3
434 lnln
P
PRT
P
PRTssTq LLLsal =
==
ie TT =
i
e
P
PRs ln=
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De lo anterior la eficiencia del ciclo de Ericsson es
Debido a que P1 = P4 y P3 = P2
Deduccin de Ecuaciones
en
salEricssont
q
q=1.
=
2
1
3
4
.
ln
ln
1
PPRT
PP
RT
H
L
Ericssont
H
Lt.Ericsson
T
T =1
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Ejercicio
Considere un ciclo Ericsson ideal con aire como fluido de
trabajo ejecutado e
un sistema de flujo estable. El aire se encuentra a 27 C y 120
kPa al principdel proceso de compresin isotrmica durante el cual
150 kJ/kg de calor
rechazan. La transferencia de calor al aire sucede a 1200 K.
Determine a)
presin mxima en el ciclo, b) la salida neta de trabajo por
unidad de masa
aire y c) la eficiencia trmica del ciclo.
Datos:
TL=T3=T4=27C
P3=P2=120kPa
Qsal=150kJ/kg
TH=T1=T2=1200K
P4 = P1 = ?
Wneto = ?
n = ?
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Presin mxima del ciclo
Considerando al aire como un gas ideal
De tabla
A.1
despejando y resolviendo para P4
KkgkJR = 2870.0
( )34Lsal ssTq =
=
3
4Lsal
P
PRlnTq
3
4Lsal
P
PlnRTq =
( )120kPa
Pln273K
C
KC27
Kkg
kJ0.2870
kg
kJ150 4
o
o
+
=
685.2kPaP4 =
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Salida neta de trabajo por unidad de m
de aire
despejando y resolviendo
( )12Hen ssTq =
=
1
2Hen
P
PRlnTq
2
1Hen
P
PlnRTq =
( )120kPa
685.2kPaln1200K
Kkg
kJ0.2870qen
=
kgkJ600qen =
en
sal
H
Lt.Ericsson
q
q1
T
T1 ==
en
netot.Erisson
q
!" =
en
neto
H
L
q
!
T
T1 =
( )
600!
1200K
273K
C
KC27
1 no
o
=
+
kgkJ450!neto =
-
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Eficiencia del ciclo
H
Lt.Erisson
TT1" =
( )
1200K
273KC
KC27
1"
o
o
t.Erisson
+
=
75#0.75"t.Erisson =
