Ciclo Brayton - Axel

Vista previa del material en texto

CICLO BRAYTON
CICLO BRAYTON
Diagrama de Flujo
CICLO BRAYTON
Procesos Ideales
 1 – 2 Compresión Isentrópica
 2 – 3 Suministro de Calor Isobárico
 3 –4 Expansión Isentrópica 
 4 –1 Rechazo de Calor Isobárico
CICLO BRAYTON
Representación Grafica
CICLO BRAYTON
Calores Trabajos y Eficiencias
 Qs = h3– h2 = Cp(T3-T2)
 QR= h4 – h1 = Cp(T4-T1)
 Qn = Qs – QR
 We = h3- h4 = Cp(T3-T4)
 Wc= h2- h1 = Cp(T2-T1)
 Wn= We- Wc
Eduardo
Lápiz
CICLO BRAYTON
Para los procesos 1-2 y 3-4 se cumplen las 
siguientes relaciones
Si P2=P3 y P1= P4, se cumple que 
Eduardo
Lápiz
Eduardo
Lápiz
Eduardo
Cuadro de texto
Tarea 3
Resolver nuevamente el ciclo Brayton simple del ejemplo anteror, usando los siguientes juegos de datos. (Entrega 25 de marzo de 2021).
Eduardo
Lápiz
Eduardo
Lápiz
Eduardo Lemus Soto
Lápiz
CICLO BRAYTON
 Por otra parte continuando con la ecuación de 
eficiencia térmica tenemos que :
Donde:
rp= Relación de presiones 
MODIFICACIONES AL CICLO
BRAYTON
MODIFICACIONES AL CICLO BRAYTON
1- Interenfriamiento entre etapas de compresión 
 La modificación consiste en extraer el flujo de 
aire en una etapa intermedia del compresor para 
enfriarla , teóricamente a presión constante , en 
un intercambiador de calor par posteriormente 
regresar el flujo de aire al compresor donde 
continua su proceso de compresión hasta 
alcanzar la presión final 
MODIFICACIONES AL CICLO BRAYTON
Interenfriamiento entre etapas de compresión
 Se dice que la refrigeración es ideal si es a
presión constante y la temperatura alcanzada es
igual a la de la entrada a la primera etapa
 El objetivo es lograr un ahorro de trabajo de
compresión y consecuentemente un aumento en
la eficiencia del ciclo.
MODIFICACIONES AL CICLO BRAYTON
Interenfriamiento entre etapas de compresión
Eduardo
Lápiz
MODIFICACIONES AL CICLO BRAYTON
2- Recalentamiento entre etapas de expansión 
 Consiste en extraer el flujo de gases de la turbina 
de alta presión y llevarla a una segunda cámara 
de combustión, donde a presión cosntante3 se 
eleva la temperatura de los gases y 
posteriormente se lleva a la turbina de baja 
presión para continuar la expansión hasta la 
presión de escape de la turbina. 
1
2 4 53
MODIFICACIONES AL CICLO BRAYTON
 Este ciclo es similar, termodinámicamente al ciclo 
Rankine con recalentamiento y su objetivo es 
aumentar la eficiencia del ciclo 
MODIFICACIONES AL CICLO BRAYTON
Regeneración
 Consiste en usar un equipo llamado regenerador 
donde se intercambia calor idealmente a presión 
constante entre el aire que va del compresión a la 
cámara de combustión con los gases que escapan 
de la tubería hacia la atmosfera 
 El objetivo es usar la alta energía residual de los 
gases de escape de la turbina para precalentar r 
el aire con el consecuente ahorro de combustible 
en la cámara de combustión y mejorar la 
eficiencia del ciclo. 
MODIFICACIONES AL CICLO BRAYTON
3- Regeneración
 Consiste en precalentar el aire de entrada a la cámara de 
combustión con la energía de los gases de salida de la turbina 
de gas. En la fig. se muestra este proceso juntamente con el 
de interenfriamiento entre etapas de compresión y 
recalentamiento entre etapas de expansión.
Eduardo
Lápiz
MODIFICACIONES AL CICLO BRAYTON
 Regeneración + Interenfriamiento + Recalentamiento
Eduardo
Lápiz
MODIFICACIONES AL CICLO BRAYTON
4- Enfriadores Evaporativos
 Son equipos que inyectan agua desmineralizada 
en la corriente de aire de entrada al compresor 
para disminuir la temperatura de entrada al 
mismo . Lo anterior se traduce en un aumento de 
potencia neta y de la eficiencia del ciclo, sin 
embargo, implica el uso de agua adicional.
MODIFICACIONES AL CICLO BRAYTON
5- Inyección de agua en la cámara de combustión 
 Cuando se usa un combustible disel por ejemplo 
es necesario inyectar grandes cantidades de agua 
en la cámara de combustión para controlar las 
emisiones al medio ambiente, lo anterior además 
de controlar el proceso de combustión redunda en 
un aumento de la potencia generada , sin 
embargo , las cantidades de agua utilizadas son 
demasiado elevadas. 
	Termodinámica Aplicada
	CICLOS DE POTENCIA�
	Introducción��En este tema se estudiarán los ciclos o sistemas termodinámicos mediante los cuales es posible lograr convertir la energía calorífica a otro tipo de energía más útil (trabajo mecánico).�En este curso se verán, únicamente, los ciclos de vapor (Rankine) y los ciclos de aire estándar (Brayton). El estudio comprenderá el análisis de los ciclos simples e ideales (procesos reversibles); también se estudiarán las principales modificaciones de ambos tipos y, posteriormente, se analizarán los procesos reales que ocurren en los diferentes procesos de cada ciclo. Finalmente, se estudiará el Ciclo Combinado que se da por la conjunción de un ciclo primario (normalmente el ciclo Brayton) y un ciclo secundario (ciclo Rankine).�Cabe aclarar que el estudio inicial de los ciclos se efectuará mediante análisis energéticos, es decir, aplicando la 1ª. Ley de la Termodinámica para relacionar las energías suministrada y aprovechada; sin embargo, para un análisis más completo de estos sistemas, es necesario involucrar también la 2ª. Ley de la termodinámica mediante la cual se analizan las irreversibilidades de los diferentes procesos. Para ello se definirá el concepto de Exergía la cuál estudiaremos una vez terminado el estudio de los análisis energéticos de los ciclos de potencia y refrigeración.�Antes iniciar el estudio de los ciclos de vapor y aire, de acuerdo con el programa, se verá en ciclo de Carnot cuya importancia radica en que sirve de modelo para el estudio de los demás ciclos, ya que, si bien es un ciclo teórico que no se puede implementar en la realidad, es el ciclo que alcanza la mayor eficiencia en un rango determinado de temperaturas.
	Ciclo Rankine Simple
	Número de diapositiva 5
	Ciclo Rankine SIMPLE 
	Número de diapositiva 7
	Ciclo Rankine SIMPLE 
	Ciclo Rankine SIMPLE � 
	Ciclo Rankine Con Recalentamiento
	CICLO RANKINE CON RECALENTAMIENTO
	Ciclo Rankine con Recalentamiento
	Ciclo Rankine con Recalentamiento
	Ciclo Rankine Con Recalentamiento
	Ciclo Rankine Con Recalentamiento 
	Número de diapositiva 16
	Número de diapositiva 17
	Ciclo Rankine Regenerativo 
	Número de diapositiva 19
	Ciclo Rankine Regenerativo 
	Número de diapositiva 21
	Ciclo Rankine Regenerativo
	Número de diapositiva 23
	Ciclo Rankine Regenerativo
	Número de diapositiva 25
	Ciclo Rankine Regenerativo
	Número de diapositiva 27
	Número de diapositiva 28
	Número de diapositiva 29
	Número de diapositiva 30
	Número de diapositiva 31
	Número de diapositiva 32
	Número de diapositiva 33
	Análisis de procesos reales en un ciclo
	ANÁLISIS DE LOS PROCESOS REALES
	Número de diapositiva 36
	Ciclo Brayton 
	Ciclo Brayton 
	Ciclo Brayton 
	Ciclo Brayton 
	Ciclo Brayton 
	Ciclo Brayton 
	Número de diapositiva 43
	Número de diapositiva 44
	Número de diapositiva 45
	Número de diapositiva 46
	Ciclo Brayton 
	Modificaciones al Ciclo Brayton 
	Modificaciones al Ciclo Brayton 
	Modificaciones al Ciclo Brayton 
	Modificaciones al Ciclo Brayton 
	Modificaciones al Ciclo Brayton 
	Modificaciones al Ciclo Brayton 
	Modificaciones al Ciclo Brayton 
	Modificaciones al Ciclo Brayton 
	Modificaciones al Ciclo Brayton 
	Modificaciones al Ciclo Brayton 
	Modificaciones al Ciclo Brayton 
	Ciclo de Refrigeración 
	Número de diapositiva 60
	Ciclo de Refrigeracion 
	Número de diapositiva 62
	Ciclo de Refrigeración�
	Mezclas No Reactivas
	Análisis de Fracciones 
	Análisis de Fracciones 
	Análisis de Fracciones 
	Ley Gibbs –Dalton o Ley de las Presiones Parciales 
	Ley de Amagat o Leduc o Ley de los Volúmenes Aditivos 			
	Análisis de Fracciones 
	Calculo de Propiedades principales de una mezcla de Gases Ideales
	Calculo de Propiedades principales de una mezcla de Gases Ideales
	Calculo de Propiedades principales de una mezcla de Gases Ideales
	Calculo de Propiedades principales de una mezcla de Gases Ideales
	Estudiode la Mezcla Aire Vapor
	Temperaturas 
	Temperaturas 
	Temperaturas 	
	Temperaturas 
	Humedades 
	Humedades 
	Humedades 
	Humedades
	Principales Procesos de Acondicionamiento de Aire
	Enfriamiento Evaporativo 
	Calentamiento con Humidificación
	Deshidratación con Calentamiento 
	Mezclas Reactivas 
	Combustión 
	Combustión 
	Conceptos Básicos 
	Conceptos Básicos 
	Estequiometria 
	Estequiometria 
	Estequiometria 
	Estequiometria 
	Exceso de Aire
	Gasto de aire 
	Gasto de Gases Secos 
	Análisis del Procesos de la combustión a partir de conocer los productos 
	Entalpia de Formación 
	Entalpia de Formación 
	Entalpia de Formación 
	Notas 
	Entalpia de Formación 
	Entalpias de Formación 
	Entalpia de Formación 
	Entalpia de Formación 
	Entalpia de Formación 
	Entalpia de Formación