Cp3 - Ciclo Brayton Ideal y Real

Ciclos de Turbinas a Gas (Ciclo Brayton Ideal y Real)

W. Gonzales M.

Turbinas de gas (Ciclo Brayton) El ciclo considera como fluido de trabao al aire.

W. Gonzales M.

Turbinas de gas(Ciclo Brayton cerrado) QH(Gas natural como fuente de energía) *luido de traba$o+ Aire *uente de energía+ Gas natural

3

Cámara de combustión

2

W34

W! turbina

Com%resor 

1

4

Intercambiador Intercambiador de calor 

QL W! " #raba$o consumido %or el com%resor (&') W34" #raba$o til generado %or la turbina (&') QH" Calor necesario en la la cámara de combustión(& combustión(&') ') QL" Calor e%ulsado al medio eterno(&') W. Gonzales M.

Turbinas de gas (Ciclo Brayton) El ciclo b!sico ideal de Brayton est! com"uesto "or cuatro "rocesos# $%&. Com"resi'n isentr'"ica en un com"resor $%&. Com"resi'n centrfugo. &%. *dici'n &%. *dici' n de calor al fluido de trabao a "resi'n constante en un intercambiador de calor o una c!mara de combusti'n. %+. E,"ansi'n %+.  E,"ansi'n isentr'"ica en una turbina. +%$. Remoci'n de calor del fluido de trabao a "resi'n +%$. Remoci'n constante en un intercambiador de calor o en la atm'sfera.

W. Gonzales M.

Turbinas de gas (Ciclo Brayton cerrado) QH(Gas natural como fuente de energía) 3

2

2

W34

W! turbina

Com%resor 

1

QH

p

Cámara de combustión

3

W!

W34 s3"s4

s"s!

4

4 1

Intercambiador de calor 

QL v

QL ,endimiento t-rmico del ciclo+

η termico

=

 neto W  Q  H 

=

 34 + W  ! W  Q  H 

Heat rate+

 HR =

 η térmico

=

Q  H 

 W  neto

.onde/ W! " #raba$o consumido %or el com%resor (&') (negati0o) W34 " #raba$o til generado %or la turbina (&') (%ositi0o) W. Gonzales M.

Turbinas de gas (Ciclo Brayton abierto) QH(Gas natural como fuente de energía)

2

QH

p

3

Cámara de combustión

W34

W! turbina

Com%resor 

1

4

2

3

W!

W34 s3"s4

s"s! 4 1

QL v

,endimiento t-rmico del ciclo+

η termico

=

 neto W  Q  H 

=

 34 + W   ! W  Q  H 

.onde/ W! " #raba$o consumido %or el com%resor (&') (negati0o) W34 " #raba$o til generado %or la turbina (&') (%ositi0o) W. Gonzales M.

Turbinas de gas (Ciclo Brayton abierto) QH(Gas natural como fuente de energía) 3

Cámara de combustión

2

W34

W! turbina

Com%resor 

1

4

QH

p 2

3

W!

W34 s3"s4

s"s! 4 1

QL v W. Gonzales M.

Eficiencia del Ciclo Brayton QH(Gas natural como fuente de energía) 3

Cámara de combustión

2

W34

W! turbina

Com%resor 

1

4

QH

p 2

3

W!

W34 s3"s4

s"s! 4 1

QL v W. Gonzales M.

Trabao -eto Generado

W. Gonzales M.

Turbinas de gas real (Ciclo Brayton cerrado) QH(Gas natural como fuente de energía) T

3´ 2´

Cámara de combustión

W34

W!

QH 2

2´

turbina

Com%resor 

 %"%41

1

4´

Intercambiador de calor 

QL

3´

3

4

4´

QL

1 s Rendimiento en turbinas y Com"resores

W$& / Trabao consumido "or el com"resor (01)/ 2d3 W+/ Trabao 4til generado "or la turbina (01)/m (5+%5) 67/ Calor necesario en la c!mara de combusti'n(01)/m combusti'n(01)/m (5%5&) 68/ Calor e,"ulsado al medio e,terno(01)/m (5$%5+) El ciclo real admite la "resencia de irre3ersibilidades# % Cada de "resi'n % Transmisi'n de calor con el medio e,terno % Incremento de la entro"a

W. Gonzales M.

Turbinas de gas real (Ciclo Brayton cerrado) QH(Gas natural como fuente de energía)

QH

p

3´ 2´

2

Cámara de combustión

3

W34

W!

W34 s3"s4

turbina

Com%resor 

W! s"s! 4

1

QL

1

4´

v

Intercambiador de calor 

T

QL

QH

,endimiento t-rmico del ciclo+

η termico

3´

3 2

=

W neto Q H 

=

2´

W 3141 + W !1 Q H 

.onde/ W!1 " #raba$o consumido %or el com%resor (&') (negati0o) W3141 " #raba$o til generado %or la turbina (&') (%ositi0o)

 %"%41

4

4´

QL

1 s W. Gonzales M.

Ciclo Brayton con Regenerador 

W. Gonzales M.

Ciclo Brayton con Recalentador 

W. Gonzales M.

Ciclo Brayton con Enfriamiento en Eta"as de Com"resi'n

W. Gonzales M.

Ciclo Brayton con Regeneraci'n9 Recalentamiento y enfriamiento intereta"as

W. Gonzales M.

Ciclo Brayton *"licado en Turbinas de 2ro"ulsi'n de *3iones

W. Gonzales M.