CENTRALES ELECTRICAS II

SESION 3EDUARDO SANES

CICLO TERMODINAMICO BRAYTON

ANALISIS DEL CICLO BRAYTONLas transformaciones teóricas que se realizan en el ciclo son las siguientes:• La compresión 1-2 representa la compresión

isoentrópica 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.

• La transformación 3-4 representa la expansión isoentrópica de los gases de combustión que se desarrolla en la turbina.

• No existe la transformación 4-1. En los diagramas se representa solo a modo de cerrar el ciclo ya que el ciclo BRAYTON es en realidad, como se ha explicado anteriormente, un ciclo abierto.

Podemos interpretar que del punto 3 a 4 se produce la devolución de calor (Q devuelto) del sistema al medio, es decir la pérdida de calor al ambiente a través de los gases de escape de la turbina.

DIAGRAMA DE FLUJO DEL CICLO BRAYTON CURVAS P-V

Y T-S

ANALISIS DEL CICLO BRAYTON

RELACIONES TERMODINAMICAS EN EL CICLO

TRABAJO DEL COMPRESOR (Wc)

TRABAJO DE LA TURBINA (Wt)

TRABAJO DEL CICLO (Wciclo)

CALOR ADICIONADO AL SISTEMA (Q23)

LUEGO IDEALIZANDO EL SISTEMA SE CONSIDERA mf << ma

TRABAJO DEL COMPRESOR (Wc)

TRABAJO DE LA TURBINA (Wt)

TRABAJO DEL CICLO (Wciclo)

ANALISIS DEL CICLO BRAYTON TRABAJO DEL COMPRESOR (Wc)

TRABAJO DE LA TURBINA (Wt)

TRABAJO DEL CICLO (Wciclo)

CALOR ADICIONADO AL SISTEMA(Qabs)

CALOR CEDIDO AL AMBIENTE(Wt)

ANALISIS DEL CICLO BRAYTON EFICIENCIA DEL CICLO BRAYTON

(η)

TRABAJO CICLO(Wciclo)

ANALISIS DEL CICLO BRAYTONConsiderando que el aire está en condiciones estándar y frío, se cumple que los calores específicos son constantes, e igual a su valor a temperatura ambiente.

DIAGRAMA DE FLUJO DEL CICLO BRAYTON CURVAS P-V

Y T-S

Q|¿|c p× (T 3−T 2 )Qced=c p× (T 1−T 4 )

Calor Absorbido (3–2)Calor Cedido (1–4)

W c=cp× (T 2−T 1 ) Trabajo en el Compresor (2–1)W t=cp× (T 3−T 4 ) Trabajo en la Turbina (3–4)W t=cp× (T 3−T 4 )

EJERCICIOS

Resolverlo por las dos formas, considerando al aire como gas ideal, y con las tablas del aire a diversas temperaturas.

ANALISIS DEL CICLO REAL BRAYTONSabemos que en toda máquina térmica el rendimiento y la potencia del ciclo real siempre son inferiores a los del ciclo teórico por varias razones, tales como:1. La compresión no es isoentrópica.2. La expansión no es isoentrópica.3. En todo el sistema se producen pérdidas de presión.4. El proceso de la combustión es incompleto, por lo cual no toda la

energía química contenida en el combustible es liberada en ella como energía calórica, debido a la presencia de inquemados.

5. Existen pérdidas por radiación y convección a través de todo el cuerpo de la máquina.

6. Existen pérdidas de energía cinética a través de los gases de escape la cual no se utiliza en las máquinas industriales

ANALISIS DEL CICLO BRAYTON EFICIENCIA DE LA TURBINA (η)

EFICIENCIA DEL CMPRESOR (η)

TRABAJO CICLO(Wciclo)

CURVAS T-S DEL CICLO REAL BRAYTON

EJERCICIOS

Hallar la eficiencia del ciclo, el trabajo real de la turbina y del compresor, considerando que la eficiencia del compresor es 0.8 y de la turbina 0.85.