NUEVO CHIMBOTE - 2014TURBINA   A   GAS

“UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA”

E.A

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CURSO : LAB. MÁQUINAS TÉRMICAS E HIDRÁULICAS

TEMA :TURBINA A GAS

DOCENTE :ING. SERAPIO QUILLOS

RUIZ

CICLO :VIII CICLO

INTEGRANTES :COLONIA TELLO SUGAR LANDAURO VILLANUEVA DANNYLECCA PEÑA OCTAVIOROMERO CASTILLO JHONATANSALVADOR SARAVIA LUIS

I. OBJETIVOS:

Conocer en forma simulada el funcionamiento de una turbina a gas de dos ejes. Determinar la eficiencia de una Turbina a gas aplicando la teoría y conocimientos

estudiados

II. MARCO   TEORICO

La turbina a gas de doble eje, es un equipo de instrucción en el cual se puede analizar el  ciclo brayton.

2.1. PROCESO DE UNA TURBINA DE GAS

El modelo de la simulación de la turbina de gas hace uso del programa del ciclo abierto en el cual el recurso de funcionamiento se obtiene del ambiente y se vuelve a él otra vez.

Para facilitar entrenar, un solo-eje la instalación de la turbina se considera primero. En el proceso del ciclo, el recurso de funcionamiento que abarca el aire experimenta los siguientes cambios de estado

Compresión adiabática del aire frío por medio de un compresor (1) de la presiónambiente P1 a una presión P2, acompañada por una subida de la temperatura del T1 al T2

Calentamiento isobárico del aire de T2 a T3 con un calor de la fuente generado al

quemarse el combustible con oxígeno atmosférico en la cámara de combustión (2). Expansión adiabática del aire caliente en una turbina (3) de la presió

n P2 a P1 , acompañada por una disminución de la temperatura  de T3 a T4 .

En un ciclo cerrado, el recurso de funcionamiento requiere un enfriamiento isobárico de T de la temperatura de la entrada. En un ciclo abierto el calor residual S2 lanza alos alrededores

La energía mecánica obtenida con la turbina se utiliza en parte para mover el compresoryen parte como fuente de energía eficaz para a la instalación de un eje. Esto permite queun generador (4) sea accionado.

2.2.         EFICIENCIA   TÉRMICA

La eficiencia es la relación entre el calor proporcionado y el trabajo mecánico realizado.Si se asume que el recurso de funcionamiento tiene una capacidad de calor constante, laeficiencia térmica es calculada con el balance de la siguiente ecuación:

Nth= 1-( T1/ T2)

En un valor medio dé K = 1.4

Al parecer, la eficiencia solo depende de la relación de compresión La temperatura delproceso más alta, es decir  la temperatura T3 en la entrada de la turbina no influye en laeficiencia térmica.

2.3.         CAPACIDAD   DE   TRABAJO   ESPECIFICO

La relación siguiente se aplica en la capacidad de trabajo específico.

Trabajo de Compresor = Cp x (T2 - T1)

Evidentemente, la temperatura de la toma y la temperatura de la entrada de la turbinajuega  además  un  papel  de  la  proporción  de  compresión.  La  temperatura  de  la  tomadepende generalmente de las condiciones del ambiente.

Trabajo de Turbina = Cp x (T3 – T4)La temperatura T3 en la entrada de turbina debe ser el valor más alto posible. En lapráctica, es limitada por la resistencia de la temperatura en las cucharas de las turbinas.Consecuentemente, la proporción de la compresión resulta también una variable decisivaen este caso

La energía del sistema se calcula al multiplicarlo con la masa que atraviesa el sistema

PN = m * (Wt -Wc)

La relación descrita es válida solo para un sistema de un eje y no pude ser aplicada

directamente a nuestra turbina a gas.- Sin embargo, esto facilita una comprensión de suscaracterísticas operacionales. Por ejemplo, la relación de la compresiones es proporcionala la 4ta fuerza de la velocidad. Como resultado, el sistema es notablemente más eficienteen velocidades más altas.

Nturbina = (Wt. ideal/Wt. real)Ncompresor = (Wc. Real/Wc Ideal)

SISTEMA   DE   LOS   2-EJES

Un sistema de 2 ejes tiene dos turbinas independientes, las prirneras energías de la turbina(1) solamente el compresor (2) pues no necesita el gradiente disponible enter

o de la presiónpara este propósito, sigue habiendo la suficiente energía para una segunda turbina

(3) conectada río abajo, esta turbina libre llamada segunda turbina también genera lasalida eficaz

La ventaja de esta configuración es que un cambio en carga o velocidad tiene no o pocoinfluencia en el compresor, que puede continuar funcionando a la velocidad y eficienciasideales, incluso una obstrucción de la turbina libre no daña el sistema.

Por otra parte la velocidad de la unidad de salida es más fácil de ajustar en este caso, poresta razón, los sistemas de los 2 ejes se utilizan e 3fersncla para los vehículos y las navesque accionan con requisitos altamente variables del funcionamiento y de la velocidad

Como  la primera turbina junto  con  el  compresor  y la combustión  el  compartimientosolamente produce el gas de trabajo para la turbina, estos componentes colectivamente sellama generador del gas.

ESQUEMA   GENERAL

Todo el proceso relevante se exhibe en el diagrama del sistema, en el lado Izquierdo,flujos de aire en T1, P1 en la turbina de gas el flujo entrante de la masa de aire, donde elaire es el T2 comprimido, P2 por el compresor abajo conectado, el gas se agrega comocombustible  en  la  cámara  de  combustión,  la  cantidad  de  gas  es  determinada  por  ladiferencia de la presión de gas y  la presión P3 de la cámara de combustión así como elajuste de la  válvula del  combustible, el  caudal  del  gas  se indica vía  gas  la línea  decombustible roja también incorpora una válvula de acción que sostenga el producto delgas   después   de   que   la   ignición   haya   sido   comenzada   presionando   el   botóncorrespondiente.

Después de la combustión. el gas calentado fluye en T3,P3 en la turbina de! generador delgas, que velocidad se indica vía gas.

El gas emitido en T4, P4 atraviesa la turbina libre, que carga  y se indica velocidad,después de que el gas de escape se haya ampliado a la presión atmosférica en la turbinalibre, deja el sistema en T5.

PARAMETROS 1 2 3 4 5Presion-bar 1.5 1.4 1.45 1.35 1.67

Temperatura H2O 600 610 608 614 603H2  (kJ/kg) 3155 3150 3125 3160 3166H1  (kJ/kg) 2500 2440 2660 2554 2555Mf  (kg/hr) 60,8 60,7 60,5 60,3 60,25Mc  (kg/hr) 2,25 2,5 2,26 2,87 2,45P.C.S.  GLP 52123 52123 52123 52123 52123

III. INSTRUMENTOS   Y   EQUIPOS

· Dimensiones (L*A*H) 250*490*710· Peso: 15 Kg Aprox· Fuente de alimentación 230 V / 50,60 Hz· Generadores de señal· Cantidad 9· Tipo potenciómetro helicoidal 10-stage· Voltaje de salida 0-10 V· Tarjeta de funcionamientos múltiples· Tipo: PCI-20428W-1 para la ranura de ISA· Canales de la entrada análoga:· Rango del voltaje de entrada +/- 5V

+/- 10 V0-5 V0-10 V

· Canales de la salida análoga 2· Canales de entrada digital (TTL) 8· Canales de salida digital (TTL): 8· Ubicación de memoria: 0320 HEX

IV. METODOLOGIA   APLICADA

El sistema puede ser comenzado encima de una vez que los parámetros se hayan fijado a

sus valores iniciales

1.   Active el motor de arrancador con el botón de la estrella.2.   Anotar el consumo de energía del motor que se indica.3.  El gas de la velocidad de los aumentos del generador del gas.4.  Una vez que esta velocidad haya logrado un valor entre 5000 Y 6000 rpm

la ignición se puede activar vía el botón de la ignición5. Consecuentemente, T3(la temperatura de la entrada de la turbina) se

levanta rápidamente6. Si excede el valor máximo especificado, el sistema se recalentara en este c

aso se tendráque reducir el flujo de combustible vía los potenciómetros 4.

V. TABLAS   Y   RESULTADOS

a)Tabla de Datos

V.    RESULTADOS   

Calor Suministrado:

Qa=mf (h2−h1 )=60,87 (3155−2500 )=39869,85 kj /kg

Calor Cedido:

Qc=mc x Pcs=2,25 x52 123=117 276 ,75kj /kg

Eficiencia de la Turbina a Gas

n=Qa /¿ Qc=(39869,85/117 276 ,75) x100=33,96 %

VI. CONCLUSIONES

Se logro desarrolar el funcionamiento de una turbina a gas, asio como hallar su eficiencia por medio de las formulas estudiadas.La eficiencia térmica de una Turbina a gas en este informe es de aproximadamente 34% ya que muchas pérdidas ocurren efecto de la combustión o por la confiabilidad de la toma de datos y diversos factores.Es importante para el ingeniero mecánico el conocer profundamente el funcionamiento y los conceptos que rigen los principios de las turbinas de gas. Esto es debido a que el ingeniero probablemente se encontrara en su trabajo con el uso o mantenimiento de este tipo de equipos. Por esto, es de vital importancia conocer los conceptos básicos de estas maquinas de combustión. Se hará un breve recuento de la historia, los conceptos básicos y los ciclos de funcionamiento más importantes.

VII. BIBLIOGRAFIA

VAN WYLEN, Gordon J. Fundamentos de Termodinámica. Limusa-Wesley. Mexico, 1972. P.361-374.