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Ejercicio 2 de Ciclo de Potencia (Taller Noviembre 2018)

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Ejercicio 2 de Ciclos de Potencia para sistemas Termodinámicos (Taller Noviembre/2018)
El aire ingresa al compresor de una turbina de gas simple a , con un caudal volumétrico de . La relación de presión del compresor es y su eficiencia isentrópica es del .
En la entrada a la turbina, la presión es de , y la temperatura es de . La turbina tiene una eficiencia isentrópica del y la presión de salida es de . Sobre la base de un análisis estándar de aire,
(a) La eficiencia térmica del ciclo.
(b) La relación de trabajo de retroceso (BWR)
(c) La potencia neta desarrollada, en kW.
Solución:
Suponemos las siguientes condiciones:
· Cada componente se analiza como un volumen de control en estado estable y se usa el aire como fluido de trabajo y éste se comporta como un gas ideal.
· El compresor y turbina son adiabáticos, por lo cual no intercambia calor con sus alrededores.
· No hay caídas de presión para el flujo a través de los intercambiadores de calor
· Los cambios de energías cinéticas y potencial son tan pequeñas que se pueden despreciar.
Vamos a calcular las propiedades de cada estado de la siguiente manera, (Tabla A-17, Cengel 7° propiedades de Gas Ideal para aire estándar):
Estado 1 (Proceso Isobárico)
Por ser un gas ideal, el volumen específico del aire que se encuentra dentro del motor será:
Por lo tanto:
Estado 2 (compresión Isentrópica)
Para una compresión iséntrópica, tenemos:
Entrando nuevamente a la tabla A-17, y haciendo interpolaciones, tenemos:
Estado 3 (Proceso Isobárico)
Estado 4 (expansión Isentrópica)
Entrando en la tabla A-17, y haciendo interpolaciones, tenemos:
Ahora vamos a hallar el trabajo en la turbina y en el compresor y el flujo de calor que entra al sistema de la siguiente manera:
Para el compresor:
Para la turbina
La entalpía para el punto 2 se halla de la siguiente manera:
La cantidad de calor en el intercambiador de calor
(a) La eficiencia térmica del ciclo se calcula de la siguiente manera:
(b) La relación de trabajo de retroceso (BWR):
(c) La potencia neta desarrollada, en kW, será:
Miguel Bula Picón
Ingeniero Mecánico
Whatsapp: 3016928280

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