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Ciclo Brayton: Un análisis de la turbina de gas en ingeniería industrial, Diapositivas de Sistemas Operativos

Un análisis detallado del ciclo brayton, un ciclo termodinámico fundamental en la ingeniería industrial. Se explora el funcionamiento de la turbina de gas, sus diferentes tipos de ciclos (abierto y cerrado), y se profundiza en la termodinámica del ciclo brayton, incluyendo diagramas p-v y t-s, así como la eficiencia térmica. El documento también incluye referencias a libros de texto relevantes para la comprensión del ciclo brayton.

Tipo: Diapositivas

2023/2024

Subido el 28/02/2025

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Ciclo Brayton
Área Académica: Licenciatura en Ingeniería Industrial
Profesor(a): Pérez Sánchez Blasa
Periodo: Enero Junio 2019
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¡Descarga Ciclo Brayton: Un análisis de la turbina de gas en ingeniería industrial y más Diapositivas en PDF de Sistemas Operativos solo en Docsity!

Ciclo Brayton

Área Académica: Licenciatura en Ingeniería Industrial

Profesor(a): Pérez Sánchez Blasa

Periodo: Enero – Junio 2019

Ciclo Brayton

Resumen

Keywords: Compresión, expansión, combustión

La turbina de gas es otro sistema mecánico que produce energía eléctrica. Puede operar en un ciclo abierto cuando se usa como tanque o motor de camión, entra aire al compresor, pasa por una cámara de combustión de presión constante, pasa por una turbina y luego sale como productos de combustión a la atmósfera. Un ciclo cerrado cuando se usa en una planta de energía nuclear, la cámara de combustión se sustituye por un intercambiador de calor en el que entra energía al ciclo desde alguna fuente exterior, otro intercambiador de calor transfiere calor desde el ciclo para que el aire sea regresado al estado inicial.

Ciclo Brayton

El ciclo Brayton, También conocido como ciclo joule o

ciclo froude, es un ciclo termodinámico consistente, en

su forma más sencilla, en una etapa de compresión

adiabática, una etapa de calentamiento isobárico y una

expansión adiabática de un fluido termodinámico

compresible.

La maquina de Brayton, desarrollada alrededor de 1870 ,

era una maquina reciprocante que quemaba aceite con

la inyección del combustible directa al cilindro, y un

compresor que estaba separado del cilindro de potencia.

El ciclo Brayton, el cual ahora se usa solo para turbinas

de gas, fue el primero que se utilizo con maquinas

reciprocantes.

Tipos de ciclos:

1.-Ciclo abierto

2.-Ciclo cerrado

  • Termodinámica Potter figura 7 .5 Pag.
  • Termodinámica Potter figura 7 .5 Pag.
  • Cámara de combustión: En la cámara, el aire es calentado por la combustión del queroseno. Puesto que la cámara está abierta el aire puede expandirse, por lo que el calentamiento se modela como un proceso isóbaro B→C.
  • Turbina: El aire caliente pasa por la turbina, a la cual mueve. En este paso el aire se expande y se enfría rápidamente, lo que se describe mediante una expansión adiabática C →D
  • Escape: Por último, el aire enfriado (pero a una temperatura mayor que la inicial) sale al exterior. Técnicamente, este es un ciclo abierto ya que el aire que escapa no es el mismo que entra por la boca de la turbina, pero dado que sí entra en la misma cantidad y a la misma presión, se hace la aproximación de suponer una recirculación.
  • En este modelo el aire de salida simplemente cede calor al ambiente y vuelve a entrar por la boca ya frío. En el diagrama PV esto corresponde a un enfriamiento a presión constante D→A

Tipos de diagramas

También conocido como ciclo Joule o ciclo Froude, es un

modelo de aire estándar de un ciclo de turbina de gas

simple. En este encontramos 3 tipos de diagramas para

su representación que son:

➢ Diagrama de flujo

➢ Diagrama P-V

➢ Diagrama T-S

➢Diagrama de flujo

Motor a turbina de gas a ciclo abierto

Motor a turbina de gas a ciclo cerrado

Mecánica del automóvil - WordPress.com

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➢Diagrama T-S

Física UC

La compresión 1 - 2 representa la compresión isentrópica

del aire que se realiza en el compresor axial.

La transformación 2 - 3 representa el proceso de

combustión a presión constante donde se produce el

aporte de calor (Q suministrado) del medio al sistema

debido a la oxidación del combustible inyectado en el

punto 2.

Cuando los cambios en las energías cinéticas y potenciales son insignificantes, el balanceo de energía para el proceso de flujo estacionario puede expresarse, por unidad de masa, como

(qentrada – qsalida) + (Wentrada – Wsalida) = hsalida – h (^) entrada

Por lo tanto, la transferencia de calor hacia y desde el fluido de trabajo es

qentrada = h 3 – h 2 = Cp (T 3 – T 2 ) y

qsalida = h 4 – h 1 = Cp (T 4 – T 1 )

Entonces, la eficiencia térmica del ciclo Brayton ideal

ideal bajo las suposiciones de aire estándar frío se

convierte en: