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    Brayton Notas

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    juan david chavarrio
    El documento presenta información sobre ciclos de potencia de turbinas de gas. Explica los ciclos Brayton ideal y real, así como las irreversibilidades y pérdidas. Luego describe turbinas de gas regenerativas, con recalentamiento y enfriamiento intermedio, y proporciona ejemplos numéricos para ilustrar el cálculo de parámetros como la eficiencia térmica y la potencia neta producida. Finalmente, introduce brevemente el concepto de ciclos combinados de turbinas de gas y vapor.

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    Brayton Notas

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    El documento presenta información sobre ciclos de potencia de turbinas de gas. Explica los ciclos Brayton ideal y real, así como las irreversibilidades y pérdidas. Luego describe turbinas de gas regenerativas, con recalentamiento y enfriamiento intermedio, y proporciona ejemplos numéricos para ilustrar el cálculo de parámetros como la eficiencia térmica y la potencia neta producida. Finalmente, introduce brevemente el concepto de ciclos combinados de turbinas de gas y vapor.

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    El documento presenta información sobre ciclos de potencia de turbinas de gas. Explica los ciclos Brayton ideal y real, así como las irreversibilidades y pérdidas. Luego describe turbinas de gas regenerativas, con recalentamiento y enfriamiento intermedio, y proporciona ejemplos numéricos para ilustrar el cálculo de parámetros como la eficiencia térmica y la potencia neta producida. Finalmente, introduce brevemente el concepto de ciclos combinados de turbinas de gas y vapor.

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    El documento presenta información sobre ciclos de potencia de turbinas de gas. Explica los ciclos Brayton ideal y real, así como las irreversibilidades y pérdidas. Luego describe turbinas de gas regenerativas, con recalentamiento y enfriamiento intermedio, y proporciona ejemplos numéricos para ilustrar el cálculo de parámetros como la eficiencia térmica y la potencia neta producida. Finalmente, introduce brevemente el concepto de ciclos combinados de turbinas de gas y vapor.

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    Ciclos de potencia

    de turbina de gas
    Ing. César Barraza Botet, PhD
    Profesor Asociado
    Depto. de Prototipos y Manufactura
    Facultad de Ingeniería
    Análisis de aire estándar
    Abierto a la atmósfera Cerrado

    Suposiciones:
    ➢ El fluido de trabajo es aire, y se comporta como un gas ideal.
    ➢ El aumento de temperatura debido a la combustión es
    generado debido a la transferencia de calor desde una fuente
    externa.
    Ciclo Brayton de aire estándar
    Ciclo Brayton ideal

    Presiones reducidas, Pr
    Irreversibilidades y pérdidas
    Turbinas a gas regenerativas

    Eficacia de Regenerador
    Turbinas a gas con recalentamiento
    y enfriamiento intermedio
    Recalentamiento

    Enfriamiento intermedio
    Regeneración, recalentamiento y
    enfriamiento intermedio
    Ejemplo 1
    Una turbina a gas regenerativa con enfriamiento intermedio y recalentamiento opera en estado estable. Aire entra al
    compresor a 100 kPa, 300 K con un flujo másico de 5,807 kg/s. La relación de presiones a través del compresor de dos
    etapas es 10. La relación de presiones a través de la turbina de dos etapas es también 10. El enfriador intermedio y el
    recalentador operan a 300 kPa. A las entradas de las etapas de la turbina, la temperatura es 1400 K. La temperatura a
    la entrada de la segunda etapa del compresor es 300 K. La eficiencia isentrópica de cada etapa del compresor y la
    turbina es 80%. La eficacia del regenerador es 80%. Determinar (a) la eficiencia térmica, (b) la potencia neta producida,
    en kW.
    Estado P (kPa) T (K) Pr h (kJ/kg) sº (kJ/kg.K)
    1 100 300 1,3860 300,19 1,70203
    2s 300 410,135 4,158 411,26 2,01732
    2 300 437,46 5,226 439,03 2,0828
    3 300 300 1,3860 300,19 1,70203
    4s 1000 422,5 4,62 423,8 2,0474
    4 1000 452,8 5,9 454,7 2,11
    5 1000 1007,9 117,72 1055,07 2,97665
    6 1000 1400 450,5 1515,42 3,362
    7s 300 1043,1 134,95 1095,42 3,016
    7 300 1116,13 117,26 1179,8 3,08
    8 300 1400 450,5 1515,42 3,362
    9s 100 1071,06 150,15 1127,6 3,04
    9 100 1137,96 191,74 1205,2 3,12
    10 100 597,91 16,079 604,83 2,4053
    Ciclo combinado
    Ejemplo 2
    Un ciclo combinado de turbinas a gas y vapor produce un trabajo neto de 45 MW. Aire entra al compresor de
    la turbina a gas a 100 kPa, 300 K, y es comprimida a 1200 kPa. La eficiencia isentrópica del compresor es
    84%. Las condiciones a la entrada de la turbina son 1200 kPa, 1400 K. El aire se expande en la turbina, la
    cual posee una eficiencia isentrópica de 88%, hasta una presión de 100 kPa. El aire pasa luego a través de un
    intercambiador y es finalmente descargado a 400 K. Vapor entra a la turbina de vapor a 8 MPa, 400°C, y se
    expande hasta la presión del condensador de 8 kPa. Agua entra a la bomba como líquido saturado a 8 kPa.
    La turbina y bomba del ciclo de vapor tienen eficiencias isentrópicas de 90 y 80 %, respectivamente.
    Determine (a) flujos másicos de aire y vapor, en kg/s, (b) potencias netas producidas por cada ciclo, en MW.
    Estado P (kPa) T (K, °C) Pr v (m3/kg) h (kJ/kg) s (kJ/kg.K)
    1 100 300 K 1,3 300,19 1,702
    2s 1200 603,45 16,632 610,64 2,415
    2 1200 659,34 22,89 669,77 2,497
    3 1200 1400 450,5 1515,42 3,362
    4s 100 750,98 37,54 768,3 2,6487
    4 100 832,64 55,72 857,95 2,757
    5 100 400 3,806 400,98 1,914
    6s 8000 295,01 C 2037,9 1,914
    6 8000 2145,67
    7 8000 400 3138,3 6,3634
    8s 8 41,394 13,85 1989,77 6,3634
    8 8 41,398 13,74 1996,85
    9 8 41,39 0,0010084 173,36 0,5908

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