PROYECTO DE TERMIDONAMICA Ciclo Brayton

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PROYECTO DE TERMIDONAMICA

Ciclo Brayton

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TABLA DE CONTENIDOS

INTRODUCCION        3

OBJETIVOS        4

¿EN QUE CONSISTE?         5

¿PARA QUE SIRVE?        7

DEFINICION DE LOS EQUIPOS QUE COMPONEN EL CICLO        8

DIFERENTES FORMAS EN QUE SE PUEDE AUMENTAR
EL RENDIMIENTO DEL CICLO        14

CONCLUSIONES.        20

BIBLIOGRAFIA        21

Introducción:

En este proyecto abordaremos temas como las turbinas de gas y como son usadas en los ciclos de potencia como el ciclo Brayton y en algunos ciclos de refrigeración.

En este proyecto se abordará el estudio sobre el ciclo Brayton, debido a que es un ciclo importante gracias a sus aplicaciones en la turbina de gas, que van desde la generación de potencia, hasta la cogeneración que son altamente necesarias en campos como la aviación.

Las turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el ciclo Brayton y en algunos ciclos de refrigeración.

En este proyecto se abordará el estudio sobre el ciclo Brayton, el cual es un ciclo importante debido a las aplicaciones de la turbina de gas, que van desde la generación de potencia, hasta la cogeneración que son altamente necesarias en campos como la aviación.

La operación básica de la turbina de gas es similar a la máquina de vapor, excepto que en lugar de agua se usa el aire. El aire fresco de la atmósfera fluye a través de un compresor que lo eleva a una alta presión. Luego se añade energía dispersando combustible en el mismo y quemándolo de modo que la combustión genera un flujo de alta temperatura. Este gas de alta temperatura y presión entra a una turbina, donde se expande disminuyendo la presión de salida, produciendo el movimiento del eje durante el proceso.

Objetivos:

Objetivos generales:

Aplicaremos los temas vistos en clase en la elaboración de un ciclo Brayton con cambios físicos y químicos, tomando en cuenta las diferentes temperaturas, métodos y procedimientos para así llevar a cabo todo el proceso necesario y su optimización.

Objetivos específicos

• Analizar los diferentes procesos que se llevan a cabo durante el ciclo Brayton
• Identificar cada uno de los equipos y maquinaria involucrada durante la elaboración del proceso.
• Indicare en que proceso se llevan a cabo cambios de temperatura notorios para los gases como es el enfriamiento o el recocido.
• Resumir las definiciones que se logren, para ser lo más concisas posibles y sin omitir información importante al lector
• Designar y clasificar cada procedimiento que se lleve a cabo durante la fabricación de nuestro ciclo.
• Optimizar los procesos necesarios para un buen uso del ciclo Brayton
• Detallar para qué sirve el proceso y sus aplicaciones en la industria
• Establecer diagramas y demás tablas necesarios durante nuestro ciclo Brayton.
• Llevar a cabo ejemplos y demás teoremas aplicativos derivados del ciclo Brayton.

¿En qué consiste?

El ciclo Brayton, también es conocido como ciclo Joule o ciclo Froude.

Es un ciclo termodinámico consistente, en su forma más fácil es:

• Una etapa de compresión adiabática,
• Una etapa de calentamiento isobárico 
• Y una expansión adiabática de un fluido termodinámico compresible.

Es uno de los ciclos termodinámicos de más amplia aplicación

Es  la base del motor de turbina de gas, por lo que el producto del ciclo puede ir desde un trabajo mecánico que se use para la obtención de electricidad en los quemadores de gas natural o algún otro beneficio (como es el caso de las industrias de generación eléctrica y de algunos motores terrestres o marinos), hasta la obtención de un empuje en un Aero reactor.

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Diagrama del ciclo Brayton teórico (en negro) y real (en gris), en función de la entropía S y la temperatura T.

El modelo termodinámico de las turbinas de gas se fundamenta en el ciclo Brayton.

en realidad, el fluido de trabajo no hace un ciclo completo en las turbinas de gas (ya que este termina en un estado diferente al que tenía cuando inició el proceso), se podría decir que es un ciclo abierto.

Las turbinas de gas de este ciclo abierto simple utilizan una cámara de combustión interna para suministrar calor al fluido de trabajo y las turbinas de gas de ciclo cerrado simple utilizan un proceso de transferencia para agregar o quitar calor del fluido de trabajo.

El ciclo básico de Brayton en condiciones ideales está compuesto por cuatro procesos:

1-2. Compresión isentrópica en un compresor.

2-3. Adición de calor al fluido de trabajo a presión constante en un intercambiador de calor o una cámara de combustión.

3-4. Expansión isentrópica en una turbina.

4-1. Remoción de calor del fluido de trabajo a presión constante en un intercambiador de calor o en la atmósfera.

En el ciclo Brayton, el trabajo neto realizado por unidad de masa es la resta entre el trabajo obtenido en la expansión y el trabajo invertido en la compresión, es decir:

Wnet = Wt – Wc

 Para un gas ideal, el trabajo neto puede escribirse como:

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Y el calor de adición por unidad de masa será:

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Al igual que en el ciclo Ranking, la eficiencia térmica del ciclo Brayton es la relación entre el trabajo neto desarrollado y el calor adicionado:

ηter = Wnet / qA

 La eficiencia térmica del ciclo Brayton para un gas ideal puede escribirse como:

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¿Para qué sirve?

Un ciclo Brayton modela el comportamiento de una turbina, como las empleadas en las aeronaves. Este ciclo está formado por cuatro pasos reversibles, Pruebe que el rendimiento de este ciclo viene dado por la expresión

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