Básico turbinas a gas

Principios Fundamentales de las Turbinas a Gas
65.17 - Centrales Eléctricas FI – UBA - 2007

Temario

• Principios Termodinámicos – • Ciclo de Brayton Ideal y Real • Rendimiento del Ciclo deBrayton • Elementos Constitutivos de una Turbina a Gas • Ciclo de Brayton Regenerativo • Rendimiento del Ciclo de Brayton Regenerativo • Ciclo Regenerativo con dos etapas de compresión y refrigeraciónintermedia • Información característica de Turbinas Reales

Fundamentos Termodinámicos
Los 2 parámetros mas utilizados para la evaluacion de los ciclos termodinámicos son: Trabajo útil específicoqr Wt = qs − qr = qs (1 − ) qs
Wt qr ηth = = 1− qs qs

Rendimiento Térmico

Donde: • qs • qr es el calor suministrado es el calor extraído

Fundamentos Termodinámicos
De la Termodinámicaconocemos que:

1)

dq ∫ T = 0 (ciclos reversibles)

Donde “dq” es la cantidad de calor transferido a la temperatura “T”

Por otro lado la temperatura promedio del calor transferido en unproceso está dada por: De 1) y 2) tenemos que:

2)

dq q = ∫ T Tm

qs qr = Tms Tmr
Conclusión:

Wt = qs (1 −

Tmr ) Tms

Tmr ηth = 1 − Tms

Para lograr la mejor eficiencia Térmica la Energíadebe ser suministrada tan alta como se pueda y extraida a una temperatura tan baja como se pueda.

Ciclo de Brayton
El ciclo de la turbina de gas ideal consta de 4 procesos:
1. COMPRESIÓNADIABÁTICA
2. 3. 4. COMBUSTION ISOBÁRICA EXPANSIÓN ADIABÁTICA CIERRE DEL CICLO (POR ATMOSFERA) ISOBÁRICA

P

T
2 3

Limite Sup. X Temp

3

2
Patm

4

1

4

1

V
• Fluido de Trabajo:gases de comustión • Combustión: Interna • Presión de combustión: CTE • Potencia de la turbina limitada por T3, afecta el material de los álabes (deben soportar altos esfuerzos a altas temperaturas )S

Ciclo Ideal
Trabajo y Rendimiento del Ciclo Ideal Qs = h3 – h2 = Cp23 (T3-T2) Qr = h4 – h1 = Cp41 (T4-T1) Para gases ideales Cp23= Cp41= Cp=cte
Si rp=p2/p1 y

η = 1−

T4 − T1 T3 − T2...