Ciclo de bryton turbinas

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Índice

Introducción
Ciclo de trabajo
Ideal
Real
Clasificación de las turbinas según las diferencias en el ciclo
Elementos de las turbinas de gas
Realización de la práctica
Comentarios
Comparativa graficas ciclo ideal y real
Aplicaciones de las turbinas de gas
Sobrealimentación de motores y calderas.
Ciclo combinado turbina de vapor y turbina de gas.
Otrasaplicaciones industriales de la turbina de gas.
Generador de gas de pistones.
Motores de propulsión por turbina de gas.
Propulsión por reacción.

Análisis del ciclo de Brayton para producción de potencia con turbinas de gas

Introducción:
Las turbinas de gas son turbo máquinas que de un modo general pertenecen a un grupo de motores de combustión cuya franja de operación vadesde pequeñas potencias (100kW a 180 MW o incluso 350 MW en el caso de nucleares), de modo que estas máquinas compiten tanto con los motores diesel como las instalaciones de pequeña potencia de vapor.
Sus principales ventajas son un pequeño peso y volumen especifico, que junto con la versatilidad de operación que presentan, están haciendo que su utilización esté creciendo muchoactualmente.
La alta fiabilidad de estas máquinas al carecer de elemento alternativos, las hace mucho más fiables y duraderas que los motores alternativos. A su vez frente a las turbinas de vapor, su baja inercia térmica permite estar trabajando a plena carga en un corto espacio de tiempo y el menor volumen necesario para la instalación de una turbina, las plantea como una opción interesante frentea una turbina de vapor de baja potencia. Las hace especialmente indicadas para cubrir puntas de demanda de energía eléctrica, además de carecer de sistema de stand- by ya que su parada es total.

El campo de aplicación es muy variado sus principales usos son: propulsor aeronáutico, barcos, trenes, generación de energía eléctrica, sobrealimentación de motores alternativos y diversasaplicaciones en la industria.

Ciclo de trabajo:

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Comparativa turbina de gas y motor alternativo.

El ciclo con el que funcionan las turbinas de gas es el ciclo de Brayton, también llamado de Joule fue propuesto por primera vez por George Brayton, se desarrollo originalmente empleando una máquina de pistones con inyección de combustible, pero ahora es común realizarlo en turbinascon ciclos abiertos o cerrados.
Diagrama P-h del ciclo de Brayton.

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.
4-5. Eliminación de calor delfluido de trabajo a presión constante en un intercambiador de calor o en la atmósfera.

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Diagrama (T-S) Ciclo básico ideal de Brayton.

Esquema de cyclepad del ciclo básico ideal de Brayton abierto.

La turbina de gas consta de los siguientes elementos básicos:

1. Compresor, encargado de la elevación de la presión.
2. Cámara de combustión, donde se le transfiere la energíaal fluido mezclándose con el combustible (sistema abierto) o bien por un intercambiador de calor (sistema cerrado).
3. Turbina, en este elemento se realiza la expansión, y se genera la potencia.

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Esquema simplificado de los elementos de la turbina de gas de ciclo abierto.

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Vista seccionada de una turbina de gas de ciclo abierto.
El ciclo básico de Brayton en condicionesreales está compuesto por cuatro procesos:
1-2. La compresión no es isentrópica en un compresor.
2-3. La adición de calor al fluido de trabajo no es isóbara, hay una pequeña perdida de carga, perdidas térmicas.
3-4. La expansión no es isentrópica en una turbina.
4-5. Eliminación de calor del fluido de trabajo, no es isóbara, en un intercambiador de calor o en la atmósfera.

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