| 15-118 El horno de una planta de generación eléctrica dada se puede considerar que consiste en dos cámaras: una cámara de combustión adiabática donde el combustible se quema por completo y adiabáticamente, y un intercambiador de calor donde el calor se transfiere isotérmicamente a una máquina térmica de Carnot. Los gases de combustión en el intercambiador de calor se mezclan bien, de modo que el intercambiador de calor está a una temperatura uniforme en todo momento que es igual a la temperatura de salida de los gases producidos, Tp. La producción de trabajo por la máquina térmica de Carnot se puede expresar como donde Q es la magnitud de la transferencia de calor a la máquina térmica y T0 es la temperatura del entorno. La producción de trabajo por la máquina de Carnot será cero ya sea cuando Tp = Tfa (lo cual significa que los gases de combustión entrarán al intercambiador de calor y saldrán de él a la temperatura de flama adiabática Tfa y por lo tanto Q = 0) o cuando Tp = T0 (lo cual significa que la temperatura de los gases de combustión en el intercambiador de calor será T0 y por lo tanto hC = 0), y alcanzará un máximo en algún punto intermedio. Tratando los gases de combustión como gases ideales con calores específicos constantes y suponiendo que no hay cambio en su composición en el intercambiador de calor, demuestre que la producción de trabajo de la máquina térmica de Carnot será máxima cuando También demuestre que la producción máxima de la máquina de Carnot en este caso es donde C es una constante cuyo valor depende de la composición de los gases de combustión y sus calores específicos. | |
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