Ciclos de Turbinas a Gas (Ciclo Brayton Ideal y Real)

Presentación del tema: "Ciclos de Turbinas a Gas (Ciclo Brayton Ideal y Real)"— Transcripción de la presentación:

1 Ciclos de Turbinas a Gas (Ciclo Brayton Ideal y Real)
W. Gonzales M.

2 Turbinas de gas (Ciclo Brayton)
El ciclo considera como fluido de trabajo al aire. W. Gonzales M.

3 Turbinas de gas(Ciclo Brayton cerrado)
QH(Gas natural como fuente de energía) Fluido de trabajo: Aire Fuente de energía: Gas natural 3 Cámara de combustión 2 W34 W12 Compresor turbina 1 4 Intercambiador de calor QL W12 = Trabajo consumido por el compresor (kJ) W34= Trabajo útil generado por la turbina (kJ) QH= Calor necesario en la cámara de combustión(kJ) QL= Calor expulsado al medio externo(kJ) W. Gonzales M.

4 Turbinas de gas (Ciclo Brayton)
El ciclo básico ideal de Brayton está compuesto por cuatro procesos: 1-2. Compresión isentrópica en un compresor centrífugo. 2-3. Adición de calor al fluido de trabajo a presión constante en un intercambiador de calor o una cámara de combustión. 3-4. Expansión isentrópica en una turbina. 4-1. Remoción de calor del fluido de trabajo a presión constante en un intercambiador de calor o en la atmósfera. W. Gonzales M.

5 Turbinas de gas (Ciclo Brayton cerrado)
Cámara de combustión turbina Intercambiador de calor 1 2 3 4 QH(Gas natural como fuente de energía) W34 Compresor QL 1 2 4 3 p s3=s4 s1=s2 QH QL v W12 W34 W12 Rendimiento térmico del ciclo: Heat rate: Donde, W12 = Trabajo consumido por el compresor (kJ) (negativo) W34 = Trabajo útil generado por la turbina (kJ) (positivo) W. Gonzales M.

6 Turbinas de gas (Ciclo Brayton abierto)
QH(Gas natural como fuente de energía) 3 1 2 4 3 p s3=s4 s1=s2 QH QL v Cámara de combustión 2 W34 W12 W34 turbina Compresor W12 1 4 Rendimiento térmico del ciclo: Donde, W12 = Trabajo consumido por el compresor (kJ) (negativo) W34 = Trabajo útil generado por la turbina (kJ) (positivo) W. Gonzales M.

7 Turbinas de gas (Ciclo Brayton abierto)
QH(Gas natural como fuente de energía) 3 Cámara de combustión 2 W34 W12 turbina Compresor 1 4 1 2 4 3 p s3=s4 s1=s2 QH QL v W34 W12 W. Gonzales M.

8 Eficiencia del Ciclo Brayton
QH(Gas natural como fuente de energía) 3 Cámara de combustión 2 W34 W12 turbina Compresor 1 4 1 2 4 3 p s3=s4 s1=s2 QH QL v W34 W12 W. Gonzales M.

9 Trabajo Neto Generado W. Gonzales M.

10 Turbinas de gas real (Ciclo Brayton cerrado)
QH(Gas natural como fuente de energía) QH QL 2 1 3 4 T p1=p4´ s 2´ 3´ 4´ 3´ Cámara de combustión 2´ W34 W12 turbina Compresor 1 4´ Intercambiador de calor QL Rendimiento en turbinas y Compresores W12´ = Trabajo consumido por el compresor (kJ)=Pdv W3´4´= Trabajo útil generado por la turbina (kJ)=m (h4´-h3´) QH= Calor necesario en la cámara de combustión(kJ)=m (h3´-h2´) QL= Calor expulsado al medio externo(kJ)=m (h1-h4´) El ciclo real admite la presencia de irreversibilidades: - Caída de presión - Transmisión de calor con el medio externo - Incremento de la entropía W. Gonzales M.

11 Turbinas de gas real (Ciclo Brayton cerrado)
QH(Gas natural como fuente de energía) p QH 3´ Cámara de combustión 2 3 2´ W34 W12 W34 s3=s4 turbina Compresor W12 s1=s2 4 1 4´ 1 QL v Intercambiador de calor 3´ T 3 QL QH Rendimiento térmico del ciclo: 2 2´ 4 4´ p1=p4´ QL Donde, W12´ = Trabajo consumido por el compresor (kJ) (negativo) W3´4´ = Trabajo útil generado por la turbina (kJ) (positivo) 1 s W. Gonzales M.

12 Ciclo Brayton con Regenerador
W. Gonzales M.

13 Ciclo Brayton con Recalentador
W. Gonzales M.

14 Ciclo Brayton con Enfriamiento en Etapas de Compresión
W. Gonzales M.

15 Ciclo Brayton con Regeneración, Recalentamiento y enfriamiento interetapas
W. Gonzales M.

16 Ciclo Brayton Aplicado en Turbinas de Propulsión de Aviones
W. Gonzales M.