| Journal: | Revista mexicana de física |
| Database: | PERIÓDICA |
| System number: | 000329080 |
| ISSN: | 0035-001X |
| Authors: | Shaojun Xia1 Lingen Chen1 Fengrui Sun1 |
| Institutions: | 1Naval University of Engineering, Postgraduate School, Wuhan, Hubei. China |
| Year: | 2009 |
| Season: | Oct |
| Volumen: | 55 |
| Number: | 5 |
| Pages: | 399-408 |
| Country: | México |
| Language: | Inglés |
| Document type: | Artículo |
| Approach: | Analítico, descriptivo |
| Spanish abstract | En el presente trabajo se presenta un motor químico endoreversible isotérmico trabajando entre un recipiente finito de alto potencial químico y un recipiente infinito de bajo potencial químico, en el cual, la transferencia de masa entre el fluido de trabajo y la masa contenida obedece a la ley lineal de transferencia de masa [g α Δµ]. Se aplica la teoría del control óptimo para determinar la configuración óptima del ciclo, correspondiente al máximo trabajo de salida para el tiempo total del ciclo. La configuración del ciclo óptimo es el de un motor químico endoreversible isotérmico en el cual, el potencial químico (concentración) de la componente clave en el recipiente finito masivo de alto potencial químico y el del fluido de trabajo cambian de forma no lineal con el tiempo. La diferencia en los potenciales químicos (cociente de las concentraciónes) entre el componente clave del recipiente finito masivo y el fluido de trabajo es una constante, y el potencial químico (concentración) del componente clave en el fluido de trabajo del lado del potencial químico bajo es también una constante. Se proporciona un ejemplo numérico donde se analizan los efectos del cambio en la concentración en la componente clave del recipiente finito con alto potencial químico respecto de la configuración óptima del motor químico. Los resultados obtenidos se comparan con los obtenidos para un motor térmico endoreversible que trabaja entre una fuente de calor finita y un disipador de calor infinito, que obedece a la ley de Newton de transferencia de calor (q α ΔT) en los procesos de tranferencia de calor. El objeto de estudió en el presente trabajo es general y los resultados podrían proporcionar algunas pautas para el diseño óptimo y funcionamiento de motores químicos reales |
| English abstract | An isothermal endoreversible chemical engine operating between a finite high–chemical– potential reservoir and an infinite low–chemical–potential reservoir in which the mass transfer between the working fluid and the mass reservoirs obeys the linear mass–transfer law [g α Δµ], is put forward in this paper. Optimal control theory is applied to determine the optimal cycle configuration corresponding to the maximum work output for the fixed total cycle time. The optimal cycle configuration is an isothermal endoreversible chemical engine cycle in which the chemical potential (concentration) of the key component in the finite high–chemical– potential mass reservoir and that in the working fluid change nonlinearly with time. The difference in chemical potentials (ratio of the concentrations) between the key component in the finite mass reservoir and the working fluid is a constant, and the chemical potential (concentration) of the key component in the working fluid at the low chemical potential side is also a constant. A numerical example is provided, and the effects of the concentration changes in the key component in the finite high–chemical–potential reservoir on the optimal configuration of the chemical engine are analyzed. The obtained results are compared with those obtained for an endoreversible heat engine operating between a finite heat source and an infinite heat sink with Newton's heat transfer law [q α ΔT ] in the heat transfer processes. The object studied in this paper is general, and the results could provide some guidelines for the optimal design and operation of real chemical engines |
| Disciplines: | Física y astronomía, Ingeniería |
| Keyword: | Física, Termodinámica y física estadística, Ingeniería de control, Transferencia de masa, Motor químico isotérmico, Transferencia de calor, Control óptimo, Termodinámica |
| Keyword: | Physics and astronomy, Engineering, Physics, Thermodynamics and statistical physics, Control engineering, Mass transfer, Isothermal chemical engine, Heat transfer, Optimal control, Thermodynamics |
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