Ciclo de brayton
Páginas: 6 (1383 palabras)
Publicado: 15 de enero de 2012
CICLO DE BRAYTON
El ciclo de Brayton es un proceso cíclico generalmente asociado con la turbina de gas. Como otros ciclos de potencia de combustión interna es un sistema abierto, aunque para el análisis termodinámico es una suposición conveniente asumir que los gases de escape son reutilizados en la aspiración, lo que posibilita el análisis como un sistema cerrado. Fue nombrado por GeorgeBrayton, y es también conocido como ciclo de Joule
Un motor de tipo Brayton consta de tres componentes: un compresor de gas, una cámara de mezcla, un expansor. El termino ciclo Brayton ha sido aplicado posteriormente al motor de turbina de gas. Este también tiene tres componentes: un compresor de gas, un quemador (o cámara de combustión), una turbina de expansión. El Aire ambiente es introducido enel compresor, donde es presurizado, en un proceso teóricamente isoentrópico. El aire comprimido a continuación, se conduce a través de una cámara de combustión, donde se quema combustible, calentando este aire, en un proceso a presión constante, ya que la cámara está abierta a la entrada y salida de flujo. El aire caliente, presurizado, a continuación, cede su energía, al expandirse a través deuna turbina (o una serie de turbinas), otro proceso teóricamente isoentrópico. Parte del trabajo extraído por la turbina se utiliza para impulsar el compresor
Un motor Brayton está compuesto por tres componentes:
· Un compresor
· Un quemador (o cámara de combustión )
· Una turbina
Figura 1
Motor de Turbina de Gas de Ciclo Abierto
Las turbinas de gas usualmente operan en un cicloabierto, como muestra la figura1; aire fresco en condiciones ambiente se introduce dentro del compresor donde su temperatura y presión se eleva. El aire a alta presión va a la cámara de combustión donde el combustible se quema a presión constante. Luego los gases resultantes a alta temperatura entran a la turbina, donde se expanden hasta la presión atmosférica, de tal forma que producen potencia.Los gases de escape que salen de la turbina se expulsan hacia fuera (no recirculan), por ello el ciclo se clasifica como un ciclo abierto.
Este ciclo de turbina de gas abierto puede modelarse como un ciclo cerrado, del modo que se muestra en la figura 2, mediante las suposiciones de aire estándar.
Figura 2
Ciclo de Brayton
Figura 3
En este caso los procesos de compresión y expansiónpermanecen iguales, pero el proceso de combustión se sustituye por un proceso de adición de calor a presión constante de una fuente externa, y el proceso de escape se reemplaza por uno de rechazo de calor a presión constante hacia el aire ambiente.
Figura 4
Ciclo de Brayton
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El ciclo ideal que el fluido de trabajo experimenta en este ciclo cerrado es el ciclo Brayton, que estáintegrado por cuatro procesos internamente reversibles:
Figura 5
Esquema del Ciclo de Brayton
* 1-2: Compresión isoentrópica (en un compresor).
* 2-3: Adición de calor a presión constante.
* 3-4: Expansión isoentrópica (en una turbina).
* 4-1: Rechazo de calor a presión constante.
El fluido de trabajo en ciclo cerrado entra al intercambiador de calor de temperaturaelevada en el estado 2, donde se le agrega energía a un proceso de presión constante, hasta que alcanza la temperatura elevada del estado 3. Entonces, el fluido entra a la turbina y tiene lugar una expansión isoentrópica, produciendo cierto trabajo. El fluido sale de la turbina al estado 4 y pasa a ser enfriado, en un proceso a presión constante, en el intercambiador de calor de baja temperatura, dedonde sale al estado 1, listo para entrar al compresor, y el ciclo se repite.
Trabajo Realizado
En este ciclo (a diferencia de lo que ocurre en el ciclo Otto) se realiza trabajo en los cuatro procesos. En dos de ellos el trabajo es positivo y en dos es negativo.
* En la compresión de la mezcla A→B, se realiza un trabajo positivo sobre el gas. Al ser un proceso adiabático, todo este...
El ciclo de Brayton es un proceso cíclico generalmente asociado con la turbina de gas. Como otros ciclos de potencia de combustión interna es un sistema abierto, aunque para el análisis termodinámico es una suposición conveniente asumir que los gases de escape son reutilizados en la aspiración, lo que posibilita el análisis como un sistema cerrado. Fue nombrado por GeorgeBrayton, y es también conocido como ciclo de Joule
Un motor de tipo Brayton consta de tres componentes: un compresor de gas, una cámara de mezcla, un expansor. El termino ciclo Brayton ha sido aplicado posteriormente al motor de turbina de gas. Este también tiene tres componentes: un compresor de gas, un quemador (o cámara de combustión), una turbina de expansión. El Aire ambiente es introducido enel compresor, donde es presurizado, en un proceso teóricamente isoentrópico. El aire comprimido a continuación, se conduce a través de una cámara de combustión, donde se quema combustible, calentando este aire, en un proceso a presión constante, ya que la cámara está abierta a la entrada y salida de flujo. El aire caliente, presurizado, a continuación, cede su energía, al expandirse a través deuna turbina (o una serie de turbinas), otro proceso teóricamente isoentrópico. Parte del trabajo extraído por la turbina se utiliza para impulsar el compresor
Un motor Brayton está compuesto por tres componentes:
· Un compresor
· Un quemador (o cámara de combustión )
· Una turbina
Figura 1
Motor de Turbina de Gas de Ciclo Abierto
Las turbinas de gas usualmente operan en un cicloabierto, como muestra la figura1; aire fresco en condiciones ambiente se introduce dentro del compresor donde su temperatura y presión se eleva. El aire a alta presión va a la cámara de combustión donde el combustible se quema a presión constante. Luego los gases resultantes a alta temperatura entran a la turbina, donde se expanden hasta la presión atmosférica, de tal forma que producen potencia.Los gases de escape que salen de la turbina se expulsan hacia fuera (no recirculan), por ello el ciclo se clasifica como un ciclo abierto.
Este ciclo de turbina de gas abierto puede modelarse como un ciclo cerrado, del modo que se muestra en la figura 2, mediante las suposiciones de aire estándar.
Figura 2
Ciclo de Brayton
Figura 3
En este caso los procesos de compresión y expansiónpermanecen iguales, pero el proceso de combustión se sustituye por un proceso de adición de calor a presión constante de una fuente externa, y el proceso de escape se reemplaza por uno de rechazo de calor a presión constante hacia el aire ambiente.
Figura 4
Ciclo de Brayton
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El ciclo ideal que el fluido de trabajo experimenta en este ciclo cerrado es el ciclo Brayton, que estáintegrado por cuatro procesos internamente reversibles:
Figura 5
Esquema del Ciclo de Brayton
* 1-2: Compresión isoentrópica (en un compresor).
* 2-3: Adición de calor a presión constante.
* 3-4: Expansión isoentrópica (en una turbina).
* 4-1: Rechazo de calor a presión constante.
El fluido de trabajo en ciclo cerrado entra al intercambiador de calor de temperaturaelevada en el estado 2, donde se le agrega energía a un proceso de presión constante, hasta que alcanza la temperatura elevada del estado 3. Entonces, el fluido entra a la turbina y tiene lugar una expansión isoentrópica, produciendo cierto trabajo. El fluido sale de la turbina al estado 4 y pasa a ser enfriado, en un proceso a presión constante, en el intercambiador de calor de baja temperatura, dedonde sale al estado 1, listo para entrar al compresor, y el ciclo se repite.
Trabajo Realizado
En este ciclo (a diferencia de lo que ocurre en el ciclo Otto) se realiza trabajo en los cuatro procesos. En dos de ellos el trabajo es positivo y en dos es negativo.
* En la compresión de la mezcla A→B, se realiza un trabajo positivo sobre el gas. Al ser un proceso adiabático, todo este...
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