Ciclo joule con intercooler (enfriamiento intermedio).

Ciclo joule con intercooler (enfriamiento intermedio).

Resumen

Ya en la antigüedad se tenía curiosidad sobre ciertos aspectos de la termodinámica y más aún del vapor y el movimiento que este genera. Hero en Egipto en 150 A.C, invento un juguete con principios termodinámicos, después los chinos, Leonardo Da Vinci, y en 1629 un italiano diseño un dispositivo para rotar una turbina que movía una maquinaria. Desde ese momento las turbinas y las aplicaciones que se le han dado en el campo de la ingeniería han sido muy diversas, es por tal motivo que como ingenieros mecánicos a futuro, debemos tener algún grado de conocimiento de los procesos termodinámicos que ocurren en un dispositivo compresor-quemador-turbina y de los dispositivos que se le puedan adicionar con tal de ganar eficiencia, que es lo que todo ingeniero debe buscar.

Summary  

Even in ancient curiosity about certain aspects of thermodynamics and even more steam and the movement it generates it had. Hero in Egypt in 150 A.C. , invented a toy with thermodynamic principles , after Chinese , Leonardo Da Vinci , and in 1629 an Italian design a device to rotate a turbine moving machinery. Since then the turbines and applications that have been given in the field of engineering have been very diverse , it is for this reason that as mechanics future engineers, we must have some degree of knowledge of the thermodynamic processes occurring in a device compressor - turbine - burner and the devices that you can add efficiency in order to win , which is what every engineer should look for.

El ciclo Brayton fue propuesto por George Brayton por vez primera para usarlo en el motor reciprocante que quemaba aceite desarrollado por él alrededor de 1870. Actualmente se utiliza en turbinas de gas donde los procesos tanto de compresión como de expansión suceden en maquinaria rotatoria.

El ciclo Brayton ideal.

Se introduce aire fresco en condiciones  ambiente dentro del compresor, donde su temperatura y presión se elevan. 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, produciendo potencia. 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 abierto.

El ciclo de turbina de gas abierto descrito anteriormente puede modelarse como un ciclo cerrado, empleando las suposiciones de aire estándar. En este caso los procesos de compresión y expansión permanecen iguales, pero el proceso de combustión se sustituye por uno de adición de calor a presión constante desde una fuente externa, mientras que el proceso de escape se reemplaza por otro de rechazo de calor a presión constante hacia el aire ambiente. 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:

                                                   [pic 1]

[pic 2]

Los procesos que tiene lugar en este ciclo ideal Brayton, son los siguientes:  

1. De 1 a 2, se tiene el proceso a entropía constante (isentropico) siendo las formulas usadas en este proceso las siguientes:

(T2/T1)= (ʋ1/ʋ2)^(ɤ-1)      (T2/T1)= (P2/P1)^[(ɤ-1)/ɤ]=(R1) ^[(ɤ-1)/ɤ]

(P2/P1)=(ʋ1/ʋ2)^ɤ          R1=P2/P1    

1. De 3 a 4, se obtiene el mismo proceso isentropico, siendo:

(T3/T4)= (ʋ4/ʋ3)^(ɤ-1)      (T3/T4)= (P3/P4)^[(ɤ-1)/ɤ]

(P3/P4)=(ʋ4/ʋ3)^ɤ          R2=P3/P4  

1. De 2 a 3 se obtiene un proceso isobárico, las formulas son:

P2=P3    

1. De 4 a 1 se obtiene un proceso isobárico, las formulas son:

P4=P1      

Ciclo Brayton con intercooler

Propiedades del aire

[pic 3]

[pic 4]

Procesos

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