Optimization of an irreversible Carnot engine in finite time and finite size

G. Aragón González, A. Canales Palma, A. León Galicia, J. R. Morales Gómez

Resumen


En este trabajo consideramos la clase de ciclos de Carnot irreversible que resultan de combinar las características de dos modelos: Modelo en tiempo finito y Modelo en dimensión finita. El desempeño del modelo resultante fue optimizado dos veces en tiempo finito y dimensión finita. Primero, optimizamos la potencia y la eficiencia en tiempo finito, manteniendo las conductancias térmicas fijas. Como el cociente de tiempos óptimo de la primera optimización es el mismo para potencia máxima y eficiencia máxima lo sustituimos, en las ecuaciones obtenidas, para que el modelo sea nuevamente optimizado pero ahora en dimensión finita. Entonces, la segunda optimización fue realizada, manteniendo el coeficiente global de transferencia de calor fijo. Obtuvimos, en ambas optimizaciones, expresiones analíticas para la eficiencia que maximiza la potencia y la máxima eficiencia. Al cambiar el orden en el cual las optimizaciones parciales fueron realizadas, se obtuvo una propiedad optimal notable: los recursos de tiempo total y área total de transferencia de calor resultan ser proporcionales.


Palabras clave


Irreversibilidades internas y externas; máquinas térmicas; termodinamica de tiempo y dimensión finitas

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