Ciclo Brayton Con Interenfriamiento, Regeneración y Recalentamiento
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CICLO BRAYTON CONINTERENFRIAMIENTO, REGENERACIÓN Y
RECALENTAMIENTO
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CICLO BRAYTON
- EL CICLO BRAYTON MODELA EL FUNCIONAMIENTO DE LASTURBINAS A GAS.
- LA TURBINA A GAS ESTA CONFORMADA POR EL COMPRESOR,CÁMARA DE COMBUSTIÓN Y TURBINA.
- EL CICLO BRAYTON PUEDE SER:a) SIMPLEb) CON REGENERACIÓNc) CON INTERENFRIAMIENTO, RECALENTAMIENTO Y REGENERACIÓ
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CICLO CON INTERENFRIAMIENTO,REGENERACIÓN Y RECALENTAMIENTO
Cámara !c"mb#$%&'(
*
+
-
/
0
1
2
INTERENFRIADOR
RECALENTADOR
REGENERADOR
PROCESO 324 C"m5PROCESO 23+4 E(6r&
PROCESO +34 C"m
PROCESO 3/4 Ca7!(
PROCESO /304 C"m
PROCESO 03*4 E85a
PROCESO *34 R!ca
PROCESO 314 E85aPROCESO 13-4 I(%!
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DIAGRAMAS T-S DEL CICLO BRAYTO
S
T
2
+
CICLOSIMPLE
Q
S
T
2
/CICLOREGENERATIVO
Q
+
0
q
S
T
2
1
+
-
/
0
*
INTERENFRIAMIENTO, REGENERATIVO YRECALENTAMIENTO
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CICLO BRYTON ”REGENERATIVPara el ciclo Brayton, la temperatura de salida de la turbina es m
temperatura de salida del compresor. Por lo tanto, un intercambia
puede ser colocado entre la salida de los gases calientes de la turbina los gases fríos que salen del compresor. Este intercambiador de calorcomo regenerador o recuperador.
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La regeneración conviene solo cuando la relación de presión en la
es baja, ya que de esta manera se puede asegurar que el calor mx
dado por la corriente que en un ciclo simple se desprende !acia eeste calor mximo se aprovec!a para precalentar el aire que va a
cmara de combustión, significando esto un a!orro energ"tico si
Para el caso contario, es decir, relación de presiones altas, este calo
bajo, pues saldr a temperatura muy baja, producto de la expansió
perdi"ndose este calor al ambiente, sin poder aprovec!arlo.
CICLO BRYTON ”REGENERATIVO”
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CICLO BRYTON ”REGENERATIVO
* Efectividad Regenerativa
* Eciencia Regenerativa
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#$#L% B&'()%* #%* E*+&$'$E*)% $*)E&E-$% -EL
'$&E
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Ciclo Brayton con enfriamiento intermedio
del aire.
Con este método lo que hacemos comprimir los
gases de admisión en dos etapas con una
refrigeración intermedia, para sacar parte del calor
que han adquirido en la primera etapa de
compresión.
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La representación de estos procesos se muestra en la
siguiente figura:
El trabajo que debe realiar el compresor para ele!ar la presión d
el estado " hasta el estado #$ sin enfriador, es mayor que el trabajo
deben hacer los compresores con la misma eficiencia para ele!
presión del aire desde el estado " al # y del estado % al & co
enfriador de aire intermedio. Esta disminución en el trabajo tot
compresión se debe a que las l'neas de presión di!ergen hac
derecha del gr(fico )*s.
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+e demuestra que el trabajo de compresión con enfriador es menorcuando la relación de presiones en las dos etapas es igual - &-%/0
-#-"/ y la temperatura de entrada a la segunda etapa de compresión
)%/ es igual a la temperatura de entrada a la primera etapa de
compresión )"/.
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1l tener un menor trabajo de compresión, el trabajo neto del ciclo con enfriador
ser( mayor que el trabajo neto del ciclo sin enfriador, siendo:
2net sin enfriado/ 0 Cpg )3 4 )5/ 4 Cpa )#$ 4 )"/
2net con enfriado/ 0 Cpg )3 4 )5/ 4 Cpa )# 4 )"/ 6 )& 4 )%//
Como,
Cpa )# 4 )"/ 6 )& 4)#// 7 Cpa )#$ 4 )"/
Entonces,2net sin enfriador/ 7 2net con enfriador/
-or otro lado, se requiere suministrar una mayor cantidad de calor al ciclo con enfriador para
aumentar la temperatura desde )&/ hasta )+/ que en el ciclo sin enfriador, donde 8nicamente es
necesario ele!ar la temperatura desde )#$/ hasta )+/.
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9iagrama )*s del ciclo termodin(mico de las turbinas de gas con
enfriamiento de aire.
En el diagrama )*s, puede apreciarse que la cantidad de calor
adicional agregada al sistema, es mayor que la equi!alente en calor del
trabajo ahorrado por el compresor cuando trabaja con el enfriador de
aire y por lo tanto la eficiencia térmica del ciclo con enfriador ser(
menor que sin enfriador.
ter ,sin enfriador/ ; ter ,con enfriador/
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CICLO CON RECALENTAMIENTO
La expansión de los ases en el !i!lo B"a#$on p%ede !on&i%"a"se de $al &o"'a(%e se "eali!e en dos e$apas) La p"i'e"a expansión o!%""e en lo (%e se !ono!e!o'o $%"*ina de al$a p"esión +P- o $%"*ina del !o'p"eso" +CT- a!oplada al!o'p"eso" 'edian$e %n e.e) Todo el $"a*a.o desa""ollado po" la $%"*ina de al$ap"esión es !ons%'ido po" el !o'p"eso") La se%nda expansión $iene l%a" en la$%"*ina de *a.a p"esión +LP- o $%"*ina de po$en!ia +PT- a!oplada a %n e.edi&e"en$e al de la $%"*ina del !o'p"eso" # p"od%!e el $"a*a.o ne$o ap"o/e!0ado
en /a"ias apli!a!iones, !o'o pa"a 'o/e" el ene"ado")
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CICLO CON RECALENTAMIENTO
En el !i!lo !on "e!alen$a'ien$ose ins$ala %na se%nda !1'a"ade !o'*%s$ión a la salida de la$%"*ina de al$a p"esión pa"aele/a" la $e'pe"a$%"a de losases (%e en$"an a la $%"*inade *a.a p"esión, # !o'o es$os
ases $oda/2a son "i!os enoxieno no s%ele 0a!e" &al$a %napo"$e ex$"a de !o'*%"en$e)
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En la se!%en!ia an$e"io", se p%ede o*se"/a" (%e el $"a*a.o de !o'p"esión es el 'is'o pa"a el !i!lo!on "e!alen$a'ien$o (%e pa"a el !i!lo sin "e!alen$a'ien$o # en !onse!%en!ia el $"a*a.o desa""olladopo" la $%"*ina de al$a p"esión se"1 $a'*i3n i%al pa"a los dos !i!los)
El $"a*a.o ne$o desa""ollado po" !ada %nidad de 'asa de as en el !i!lo es el $"a*a.o desa""olladopo" la $%"*ina de *a.a p"esión e i%al a4
Cp5Capa!idad !alo"2&i!a a p"esión !ons$an$e
6ne$ +sin "e!alen$a'ien$o- 5 Cp +T78 T79-
6ne$ +!on "e!alen$a'ien$o- 5 Cp +T: ; T<-
=e*ido a (%e T: ; T< > T7 ; T79, en$on!es4
6ne$ +sin "e!alen$a'ien$o- ?6ne$ +!on "e!alen$a'ien$o-
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En el dia"a'a T8s, p%ede ap"e!ia"se (%ela !an$idad adi!ional de !alo" Cp +TS 8T7-s%'inis$"ada al !i!lo !on "e!alen$a'ien$oes 'a#o" (%e el a%'en$o del $"a*a.o ne$odesa""ollado po" la $%"*ina # po" lo $an$o,la e&i!ien!ia $3"'i!a del !i!lo !on"e!alen$a'ien$o se"1 'eno" (%e sin
"e!alen$a'ien$o)@$e" +!on "e!alen$a'ien$o- > @ $e" +sin "e!alen$a'ien$o-