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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
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Área Académica: Licenciatura en Ingeniería Industrial
Profesor(a): Pérez Sánchez Blasa
Periodo: Enero – Junio 2019
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.
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.
1.-Ciclo abierto
2.-Ciclo cerrado
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
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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: