Termodinamica 2

Termodinmica 2 Nombres: Patricio Calle Pablo len Wilson Ordoez Luis Valdez Objetivos: Comprender el funcionamiento del ciclo de Brayton con regeneracin. Comprender el funcionamiento del ciclo de Brayton con Interenfriamiento, Recalentamiento y Regeneracin. Resolver problemas basados en el ciclo de Brayton con regeneracin; y el ciclo de Brayton con interenfriamiento, recalentamiento y regeneracin.

Ciclo Brayton con regeneracin Las maquinas de turbinas de gas la temperatura de los gases de escape que salen de la turbina suelen ser considerablemente mayor que la del aire que sale del compresor. Por lo tanto, el aire de alta presin que sale del compresor puede llegar a calentarse transfiriendo calor desde los gases de escape calientes a travs de un intercambiador de calor a contraflujo conocido como regenerador o recuperador.

La eficiencia trmica del ciclo de Brayton aumenta como resultado de la regeneracin, ya que la porcin de energa de los gases de escape que normalmente se libera hacia los alrededores normalmente se usa para calentar el aire que entra a la cmara de combustin. Esto a su vez disminuye los requerimientos de entrada de calor (y por ende del combustible) para la misma salida del trabajo neto. Sin embargo el uso del generador solo se recomienda cuando la temperatura de escape de la turbina es mas alta que la temperatura de salida del compresor. De otro modo el calor fluir en la direccin inversa (hacia los gases de escape) y la eficiencia se reducira. Ciclo Brayton con regeneracin

Ciclo de Brayton con regeneracin Ciclo de Brayton con regeneracin

Ciclo Brayton con interenfriamiento, recalentamiento y regeneracin El trabajo neto de un ciclo de turbina de gas es la diferencia entre la salida de trabajo de la turbina y la entrada de trabajo del compresor, y puede incrementarse si se reduce el trabajo del compresor o si aumenta el de la turbina o ambas cosas.El trabajo requerido para comprimir un gas entre dos presiones especificadas puede disminuirse al efectuar el proceso de compresin en etapas y al enfriar el gas entre stas, es decir, usando compresin en etapas mltiples con interenfriamiento. CICLO BRAYTON CON INTERENFRIAMIENTO, RECALENTAMIENTO Y REGENERACIN

Cuando el nmero de etapas aumenta, el proceso de compresin se aproxima al proceso isotrmico a la temperatura de entrada del compresor y el trabajo de compresin disminuye. El argumento anterior se basa en un principio simple: el trabajo de compresin o expansin de flujo estacionario es proporcional al volumen especfico del fluido. Por lo tanto, el volumen especfico del fluido de trabajo debe ser lo ms bajo posible durante un proceso de compresin y lo ms alto posible durante un proceso de expansin. Esto es precisamente lo que logran el interenfriamiento y el recalentamiento.

En las siguientes figuras se presentan un esquema del arreglo fsico y el diagrama T-s de un ciclo de turbina de gas de dos etapas con interenfriamiento, recalentamiento y regeneracin.

El gas entra a la primera etapa del compresor en el estado 1, se comprime de modo isentrpico hasta una presin intermedia P2; se enfra a presin constante hasta el estado 3 (T3 = T1), y se comprime isentrpicamente en la segunda etapa hasta la presin final P4. En el estado 4 el gas entra al regenerador, donde se calienta hasta T5 a presin constante. En un regenerador ideal, el gas saldr de ste a la temperatura del escape de la turbina, es decir, T5 = T9. El proceso de adicin de calor (o combustin) primario toma lugar entre los estados 5 y 6. El gas entra a la primera etapa de la turbina en el estado 6 y se expande isentrpicamente hasta el 7, donde entra al recalentador. Ah se recalienta a presin constante hasta el estado 8 (T8 = T6), donde pasa a la segunda etapa de la turbina. El gas sale de la turbina en el estado 9 y entra al regenerador, donde se enfra hasta el estado 10 a presin constante. El ciclo se completa cuando el gas se enfra hasta el estado inicial (o al purgar los gases de escape).