Evp4

Análisis Térmico de la Bomba 

Objetivo:

• analizar las partes térmicas de una bomba.
• codificación de las formulas de la termodinámica 
• Partes de su Funcionamiento.
• algoritmo a través de (Dev-C++)

Marco Teórico:

Una máquina térmica es un dispositivo cuyo objetivo es convertir calor en trabajo. Para ello utiliza de una sustancia de trabajo (vapor de agua, aire, gasolina) que realiza una serie de transformaciones termodinámicas de forma cíclica, para que la máquina pueda funcionar de forma continua o también es un conjunto de elementos mecánicos que permite intercambiar energía, generalmente a través de un eje, mediante la variación de energía de un fluido que varía su densidad significativamente al atravesar la máquina. Se trata de una máquina de fluido en la que varía el volumen específico del fluido en tal magnitud que los efectos mecánicos y los efectos térmicos son interdependientes.

Por el contrario, en una máquina hidráulica, que es otro tipo de máquina de fluido, la variación de densidad es suficientemente pequeña como para poder desacoplar el análisis de los efectos mecánicos y el análisis de los efectos térmicos, llegando a despreciar los efectos térmicos en gran parte de los casos. Tal es el caso de una bomba hidráulica, a través de la cual pasa líquido. Alejándose de lo que indica la etimología de la palabra «hidráulica», también puede considerarse como máquina hidráulica un ventilador, pues, aunque el aire es un fluido compresible, la variación de volumen específico no es muy significativa con el propósito de que no se desprenda la capa límite.

En una máquina térmica, la compresibilidad del fluido no es despreciable y es necesario considerar su influencia en la transformación de energía.

Maquina Termia y Motor Térmico

En un principio se podría definir a una máquina térmica como un dispositivo, equipo o una instalación destinada a la producción de trabajo en virtud de un aporte calórico . Al diferenciarlos, se considera que un motor térmico es un conjunto de elementos mecánicos que permite obtener energía mecánica a partir de la energía térmica obtenida mediante una reacción de combustión o una reacción nuclear. Un motor térmico dispone de lo necesario para obtener energía térmica, mientras que una máquina térmica motora necesita energía térmica para funcionar, mediante un fluido que dispone de más energía a la entrada que a la salida.

Maquinas Térmicas:

Se puede aplicar a un dispositivo que transforma calor en trabajo. Una máquina térmica es un dispositivo que, operando de forma cíclica, toma de calor de un foco caliente, realiza un cierto trabajo (parte del cual se emplea en hacer funcionar la propia máquina) y entrega calor de desecho a un foco frío, normalmente el ambiente.

 Maquinas Térmicas:

El ejemplo característico de máquina térmica es la máquina de vapor, que se emplea en la mayoría de las centrales eléctricas (sean estas térmicas, termo-solares o nucleares).

En su esquema más simple, una máquina de vapor está formada por cuatro elementos:

• Una bomba que mueve el líquido y mantiene el sistema en funcionamiento. Cuando el fluido es un gas, en lugar de una bomba hay un compresor. Para poder funcionar, la bomba o el compresor requieren la entrada de una cierta cantidad de trabajo, W_in. Este trabajo puede ser generado por la propia máquina o proceder de una fuente externa, como la red eléctrica.

• Una caldera, en la cual el agua pasa al estado de vapor, mediante la entrada de una cierta cantidad de calor, Q_in. Cuando la fuente de calor es exterior a la propia caldera (como ocurre en una máquina de vapor típica, cuyo calor es proporcionado por una reacción nuclear -en las centrales nucleares- la luz solar -en las termosolares- o la combustión de carbón o gas -en las centrales térmicas-) se dice que tenemos una máquina de combustión externa. Cuando el calor es generado dentro de la propia cámara, como ocurre en los motores de los vehículos, se dice que la máquina es de combustión interna.

• La turbina es atravesada por el vapor que sale de la caldera y que es movido por la diferencia de presiones entre la entrada y la salida de la turbina. En su paso por la turbina, el vapor mueve los álabes de ésta, realizando un trabajo W_out que se puede aprovechar para generar electricidad. Una parte de este trabajo se emplea en hacer funcionar la bomba. Al realizar este trabajo, el vapor se enfría, de acuerdo con el primer principio de la termodinámica.

• Un condensador es una cámara en la que el vapor se pone en contacto con el ambiente, de forma que el vapor se condensa y vuelve a la forma de agua líquida. En este proceso se expulsa una cierta cantidad de desecho al ambiente,( Q_out). El agua vuelve a entrar en la bomba y se reanuda el ciclo.

En la figura tenemos el esquema de una central nuclear de agua a presión (PWR), en el que la máquina de vapor corresponde al ciclo secundario (en en el centro del esquema). En el ciclo, una bomba lleva el agua a un intercambiador de calor, que funciona como caldera, donde es evaporada mediante un aporte externo de calor. En el caso de la central nuclear, este calor proviene de una conducción de agua u otro fluido a muy altas temperaturas después de haber pasado por el reactor . El vapor que sale de la caldera se hace pasar por una turbina que mueve al generador eléctrico, el cual transmite la energía eléctrica la red. El vapor enfriado tras pasar por la turbina es enviado a un condensador, donde, en contacto con agua fría del exterior vuelve al estado líquido (por esto las centrales nucleares deben estar junto a ríos o junto al mar, como en el caso de Fukushima). Una vez licuado, el agua vuelve a entrar en la bomba, reiniciándose el proceso. La bomba es alimentada desde la red eléctrica, con lo cual a la producción de energía de la central hay que descontar lo que ella misma consume.

De acuerdo con el primer principio de la termodinámica, por tratarse de un proceso cíclico la energía interna del sistema no cambia en un ciclo, y el trabajo neto equivale a la diferencia entre el el calor que entra y el calor que sale

Máquina frigorífica

Una máquina frigorífica es un tipo de máquina térmica generadora que transforma algún tipo de energía, habitualmente mecánica, en energía térmica para obtener y mantener en un recinto una temperatura menor que la temperatura exterior. La energía mecánica necesaria puede ser obtenida previamente a partir de otro tipo de energía, como la energía eléctrica mediante un motor eléctrico. Una máquina frigorífica es un motor térmico funcionando a la inversa; en el motor térmico, el fluido termodinámico obtiene calor del foco caliente, realiza trabajo mecánico y cede calor al foco frío. En la máquina frigorífica, el fluido toma calor del foco frío y lo cede al foco caliente. Como se puede observar la transferencia de energía térmica se realiza en sentido contrario al que se produce de forma espontánea en la naturaleza y, según el segundo principio de la Termodinámica, esto sólo puede realizarse consumiendo trabajo.

Máquina frigorífica real Una máquina frigorífica real utiliza un fluido para realizar un ciclo termodinámico que se basa en la evaporación y licuefacción de este fluido. El fluido que se utiliza se denomina genéricamente refrigerante o fluido frigorígeno. Calor sensible: Cuando se aplica calor a una sustancia y ésta aumenta su temperatura, se está aplicando calor sensible. Calor latente: Cuando se aplica calor a una sustancia y ésta no varía su temperatura sino que cambia de estado, se está aplicando calor latente que, según sea el cambio de estado se denominará calor latente de vaporización (de líquido a vapor) o de licuefacción (de vapor a líquido). El calor latente tiene un valor muy superior al calor específico, por lo que podemos establecer que resulta más renteble absorber calor desde el entorno mediante un cambio de estado de un fluido que con el simple calentamiento del mismo. Temperatura y presión de saturación: Es aquella a la que una determinada sustancia realiza el paso de líquido a vapor, o viceversa.

Funcionamiento

Cuatro elementos :

Evaporador: el refrigerante llega mezcla de líquido y gas, pero se evapora completamente en este elemento al absorber calor de la habitación.

 Compresor: se encarga de aspirar el refrigerante en estado gaseoso, aumentar su presión y su temperatura, y hacerlo moverse por el circuito frigorífico.Es el elemento que consume energía externa (electricidad).

 Condensador: en este elemento se cede calor a un medio externo (normalmente a la calle), de forma que el refrigerante se condensa (pasa a líquido) por que al ceder el calor se enfría.

 Válvula de expansión: realiza la expansión del refrigerante, que se evapora parcialmente, absorbiendo calor y, por tanto, enfriándose.

CODIFICACIÓN

#include <iostream>

using namespace std;

int main ()

{

 int opcion;

 do

{

   cout<<"******* MENU ******** \n\n";

   cout<<"  1) calor transmitido \n\n";

   cout<<"  2) velocidad calorifica \n\n";

   cout<<"  3) temperatura \n\n";

   cout<<"******************** \n\n";

   cout<<"   digite <0> para salir \n\n";

   cout<<"  elija una opcion -> "; cin>>opcion;

   

   switch (opcion)

{

   

    case 1:

   

     {

      cout<<"**** calor transmitido**** \n\n";

      int Ti, Tf, Area , i;

      float Qc, h;

      Ti= 200;

      cout<<" ingrese la temperatura final__ "; cin>> Tf;

      cout<<" ingrese el coeficiente de transmision__ "; cin>> h;

      cout<<" ingrese el area__ "; cin>>Area;

      for (i=Tf; i<=Ti; i= i + 10)

       {

       Qc = h * Area * (Ti - i);

       cout<< "para la temperatura final de: " << i <<" el calor es: "<< Qc << endl;

       }

      cout<<"*************** \n\n";

      

    };break;

     

    case 2:

   

     {

      

      cout<<"**** velocidad calorifica **** \n\n";

      int qc; 

      float velocidad, area;

      cout<<" ingrese el calor transmitido__ "; cin>> qc;

      cout<<" ingrese el area inicial__ "; cin>>area;

      

      while (area <=20)

       {

       

       velocidad = qc / area;

       area = area + 0.5;

       cout<<" la velocidad para el area de: " << area <<" la velocidad es "<< velocidad << endl;

       

       }

      cout<<"*************** \n\n";

      

      }; break;

      

     case 3:

     

     {

     

      cout<<"**** temperatura **** \n\n";

      int v,p; 

      float t;

      cout<<" ingrese el volumen__ "; cin>> v;

      cout<<" ingrese la presion__  "; cin>>p;

      while (t>=1)

      

       {

      t = v * p;

       cout<<" la temperatura es de__  "<<t  << endl;

       }

      cout<<"*************** \n\n";

      

     }; break;

    

    

}

} while (opcion !=0); 

cout<<endl<<endl;

system ("pause");

return 0;

} 

Resultado: