7/16/2019 Ciclo de Bayton Exporsicion

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CICLIO DEBRAYTON

INTEGRANTES:PAULINA ANNETTE ORTEGA FLORES

KARLA LOPEZ GARCIA

LIDDA MARIAM CALIXTO HEREDIA.

CRYSTAL ALEJANDRA GULUARTE VELEZ.

MANUEL SANCHEZ CABALLERO

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El ciclo ideal para los motores de

turbina de gas.

El ciclo Brayton fue propuesto por George

Brayton por primera vez para usarlo en el

motor recíprocamente que quemaba aceitedesarrollado por el alrededor de 1870.

 Actualmente se utiliza en turbinas de gas

donde los procesos tanto de compresión

como de expansión suceden en maquinariarotatoria.

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¿ Como funciona una turbina de

gas?

•Primero se introduce aire fresco en condiciones ambiente

dentro del compresor, donde su temperatura y presión seeleva.

•El aire de alta presión sigue hacia la cámara de combustión,

donde el combustible se quema a presión constante.

•Los gases de alta temperatura que resultan entran a la

turbina, donde se expanden hasta la presión atmosférica,

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Los gases de escape que salen de la turbina

se expulsan hacia fuera (no se recirculan),

causando que el ciclo se clasifique como un

ciclo.

Ciclo Abierto

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Ciclo Cerrado

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El ciclo ideal que el fluido de trabajo experimenta

en este ciclo cerrado es el ciclo Brayton, el cual

está integrado por cuatro procesos internamente

reversibles:

Comprensión isentropica.

 Adición de calor a presión constante.

Expansión isentropica (en una turbina).

Rechazo de calor a presión constante.

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  Diagrama de PV

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Los cuatro procesos del ciclo Brayton se

ejecutan en dispositivos de flujo

estacionario Deben analizarse como procesos de flujo estacionarios.

El balance de energía es:

( q entrada - q salida) + (W entrada - w  salida) = h  salida  – h  entrada

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

trabajo es:

q entrada = h3-h2= Cp (T3-T2)

q salida= h4 – h1 = Cp (T4-T1)

Entonces, la eficiencia térmica del ciclo Brayton ideal bajo las

suposiciones de aire estándar frio se convierte en:

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EficienciaIntercambio de calor 

De los cuatro procesos que forman el ciclo cerrado, no seintercambia calor en los procesos adiabáticos A→B y C→D, perosi se intercambia en los dos procesos isóbaros.

En la combustión B→C 

El subíndice "c" viene de que este calor se intercambia con unsupuesto foco caliente.

En la expulsión de los gases D→A

El subíndice "f" viene de que este calor se cede a un foco frío, que esel ambiente.

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Trabajo

Durante todo el ciclo se realiza trabajo. En dos el trabajoes positivo y en dos es negativo.

En la compresión de la mezcla A→B, se realiza un

trabajo positivo sobre el gas. Al ser un procesoadiabático, todo este trabajo se invierte en incrementar 

la energía interna, elevando su temperatura:

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En la combustión el gas se expande a presión constante,por lo que el trabajo es igual a la presión por elincremento de volumen, cambiado de signo:

Este trabajo es negativo, ya que es el aire, al expandirse,el que realiza el trabajo. Aplicando la ecuación de losgases ideales y que  p

B

=  pC 

, podemos escribir estetrabajo como

En la expansión C→D es el aire el que realiza trabajo

sobre el pistón. De nuevo este trabajo útil equivale a lavariación de la energía interna

este trabajo es negativo, por ser el sistema el que lo

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Caso PracticoComo caso concreto, consideraremos una central eléctrica de

turbina de gas que opera en un ciclo Brayton ideal y tiene unarelación de presión de 8. La temperatura del gas es de 300 K

en la entrada del compresor y de 1300 K en la entrada de la

turbina. Determinaremos la temperatura del gas a la salida del

compresor y de la turbina, y la eficiencia de esta turbina.

Eficiencia 

La eficiencia de este ciclo es

Esto quiere decir que más de la mitad del calor que entra en el

ciclo ideal es disipada al exterior y solo un 45% es aprovechado

como trabajo. En una turbina real la eficiencia es aun más baja.

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Temperaturas 

La temperatura a la salida del compresor, T B, puede calcularseempleando la ley de Poisson

Vemos que la compresión incrementa la temperatura en 243 K,mientras que la combustión lo hace en (1300−543) K = 757 K,más del triple que la compresión.

Del mismo modo se calcula la temperatura a la salida de la turbina

El gas a la salida está a una temperatura muy superior a ladel ambiente, por lo que la entrega de calor al foco frío esmuy importante.