¿Por qué no es posible hacer que un motor funcione en el ciclo de Carnot?

Answer 1

Es posible aproximar el ciclo de Carnot. La limitación es el costo, el tamaño y el peso del motor.

El enfoque es utilizar varias etapas de expansión con máquinas de vapor. El ciclo se llama ciclo regenerativo. Oliver Lyle da una buena explicación en la página 52 de su libro, “Uso eficiente de Steam”. Fue publicado por la Oficina de Papelería de Su Majestad, Londres, Reino Unido, 1947. Compré mi copia en 2002 por AUD64 (GBP22.45).

A pequeña escala, las máquinas de vapor son más eficientes que las turbinas de vapor. Eso los hace ideales para plantas solares por razones de costo del sistema.

El uso de más y más etapas proporciona dos ganancias: el ciclo se acerca más al ciclo de Carnot y el cambio de temperatura reducido en cada etapa reduce la condensación del cilindro. Esta última es la causa principal de la reducción de la eficiencia de la etapa. Se ha logrado una eficiencia de etapa superior al 90% y la eficiencia mecánica superior al 95% era común para las máquinas de vapor estacionarias más grandes.

Answer 2

Hay 2 razones por las cuales no es posible.

1. El ciclo de Carnot es un ciclo ideal con procesos ideales donde no hay calor residual y la fricción y la eficiencia térmica es del 100%, lo que obviamente nunca va a suceder.
2. El ciclo de Carnot tiene procesos constantes alternos de temperatura y entropía constante. Para temperatura constante o proceso isotérmico, necesitamos tener un proceso muy largo y lento para que la temperatura nunca cambie. Para la entropía constante o el proceso isentrópico, necesitamos una velocidad muy alta para evitar cambios en la entropía. Por lo tanto, necesitamos tener un proceso muy rápido en un solo golpe y luego un proceso muy lento en el siguiente. No podemos construir algo que tenga fluctuaciones tan altas de velocidad en procesos sucesivos y, por lo tanto, nunca lograremos un verdadero proceso isentrópico o isotérmico en la vida real y especialmente como la forma en que se configura el ciclo de Carnot.

Answer 3

El ciclo de Carnot consta de 2 procesos adiabáticos reversibles y 2 procesos isotérmicos. Los procesos isotérmicos deben llevarse a cabo de tal manera que la adición o eliminación de calor se produzca sin un cambio en la temperatura del sistema, lo cual es difícil en la práctica. Y, el sistema, al ser el motor, debe sufrir compresión y expansión a una entropía constante, o la transferencia de calor debe ser cero, lo que podría no ser posible en la práctica.

Answer 4

Es posible hacer un motor usando el ciclo Carnot, ¡ni siquiera es muy difícil!

La razón por la que no se utiliza es la “relación de trabajo”: básicamente, el ciclo de Carnot hace mucho trabajo internamente con el “trabajo” externo disponible, solo un pequeño porcentaje del trabajo interno

En un mundo perfecto que no importaría, en este mundo de fricción que es un gran problema

¡Las pérdidas en el trabajo interno se suman a las pérdidas en el trabajo disponible, por lo que la pérdida total es demasiado grande!

En su lugar, usamos el ciclo Rankine (vapor), que es menos eficiente, pero el trabajo interno se realiza en un líquido, por lo que la relación de trabajo general es mucho mejor y las pérdidas mucho más bajas.

Answer 5

Para un ciclo de Carnot, necesitamos que la entrada al compresor esté debajo del domo del gráfico hs, donde el fluido está en fase dual, lo que dañará las palas del compresor y disminuirá la eficiencia.

No podemos detenernos en un punto requerido debajo del domo para la expansión isentrópica prácticamente.

Answer 6

(facepalm)

Por favor, lea el ciclo de Carnot nuevamente.