ciclos de vapor
Páginas: 10 (2460 palabras)
Publicado: 10 de abril de 2014
CICLOS DE POTENCIA DE GAS
En los ciclos reales productores de trabajo con gas, el fluido consiste principalmente de aire, más los productos de la combustión como el dióxido de carbono y el vapor de agua. Como el gas es predominantemente aire, sobre todo en los ciclos de las turbinas de gas, es conveniente examinar los ciclos de trabajo con gas en relación a un ciclo con airenormal. Un ciclo con aire normal es un ciclo idealizado que se basa en las siguientes aproximaciones:
a) El fluido de trabajo se identifica exclusivamente como aire durante todo el ciclo y el aire se comporta como un gas ideal.
b) Cualquier proceso de combustión que ocurriese en la práctica, se sustituye por un proceso de suministro de calor proveniente de una fuente externa.
c) Se usa unproceso de desecho o eliminación de calor hacia los alrededores para restaurar el aire a su estado inicial y completar el ciclo.
Otra condición adicional que se puede imponer en el estudio, es considerar los calores específicos CP y CV constantes y medidos a la temperatura ambiente. Este punto de vista se usa con mucha frecuencia, pero sus resultados numéricos pueden ser considerablementedistintos de los que se obtendrían tomando en cuenta calores específicos variables. Esto se debe a la enorme variación de la temperatura en la mayoría de los ciclos de trabajo con gases, lo cual altera considerablemente los valores de CP y CV durante el ciclo. En la práctica sería deseable emplear información adicional acerca de los gases reales que se producen en la combustión de los hidrocarburosmezclados con el aire.
EL CICLO BRAYTON
En un ciclo de una turbina de gas, se usa distinta maquinaria para los diversos procesos del ciclo. Inicialmente el aire se comprime adiabáticamente en un compresor rotatorio axial o centrífugo. Al final de este proceso, el aire entra a una cámara de combustión en la que el combustible se inyecta y se quema a presión constante. Los productosde la combustión se expanden después al pasar por una turbina, hasta que llegan a la presión de los alrededores. Un ciclo compuesto de estos tres pasos recibe el nombre de ciclo abierto, porque el ciclo no se completa en realidad. Figura 3.1.
Fig. 3.1 Turbina de gas que opera en un ciclo abierto.
Los ciclos de las turbinas de gas reales sonciclos abiertos, porque continuamente se debe alimentar aire nuevo al compresor. Si se desea examinar un ciclo cerrado, los productos de la combustión que se han expandido al pasar por la turbina deben pasar por un intercambiador de calor, en el que se desecha calor del gas hasta que se alcanza la temperatura inicial. El ciclo cerrado de la turbina de gas se muestra en la Figura 3.2.
Fig.3.2 Turbina de gas que opera en un ciclo cerrado.
En el análisis de los ciclos de turbinas de gas, conviene comenzar usando un ciclo con aire normal. Un ciclo de turbinas de gas con aire normal y de compresión y expansión isoentrópicas se llama ciclo Brayton. En él se tiene que sustituir el proceso real de lacombustión por un proceso de suministro de calor. El uso del aire como único medio de trabajo en todo el ciclo es un modelo bastante aproximado, porque es muy común que en la operación real con hidrocarburos combustibles corrientes se usen relaciones aire-combustible relativamente grandes, por lo menos 50:1 aproximadamente en términos de la masa.
En el ciclo Brayton se supone que losprocesos de compresión y expansión son isoentrópicos y que los de suministro y extracción de calor ocurren a presión constante. La Figura 3.3 muestra Pv y Ts de este ciclo idealizado.
Fig. 3.3 Diagramas característicos Pv y Ts del ciclo Brayton con aire normal.
El ciclo Brayton está integrado por cuatro procesos internamente reversibles:
1-2 Compresión isoentrópica en un...
En los ciclos reales productores de trabajo con gas, el fluido consiste principalmente de aire, más los productos de la combustión como el dióxido de carbono y el vapor de agua. Como el gas es predominantemente aire, sobre todo en los ciclos de las turbinas de gas, es conveniente examinar los ciclos de trabajo con gas en relación a un ciclo con airenormal. Un ciclo con aire normal es un ciclo idealizado que se basa en las siguientes aproximaciones:
a) El fluido de trabajo se identifica exclusivamente como aire durante todo el ciclo y el aire se comporta como un gas ideal.
b) Cualquier proceso de combustión que ocurriese en la práctica, se sustituye por un proceso de suministro de calor proveniente de una fuente externa.
c) Se usa unproceso de desecho o eliminación de calor hacia los alrededores para restaurar el aire a su estado inicial y completar el ciclo.
Otra condición adicional que se puede imponer en el estudio, es considerar los calores específicos CP y CV constantes y medidos a la temperatura ambiente. Este punto de vista se usa con mucha frecuencia, pero sus resultados numéricos pueden ser considerablementedistintos de los que se obtendrían tomando en cuenta calores específicos variables. Esto se debe a la enorme variación de la temperatura en la mayoría de los ciclos de trabajo con gases, lo cual altera considerablemente los valores de CP y CV durante el ciclo. En la práctica sería deseable emplear información adicional acerca de los gases reales que se producen en la combustión de los hidrocarburosmezclados con el aire.
EL CICLO BRAYTON
En un ciclo de una turbina de gas, se usa distinta maquinaria para los diversos procesos del ciclo. Inicialmente el aire se comprime adiabáticamente en un compresor rotatorio axial o centrífugo. Al final de este proceso, el aire entra a una cámara de combustión en la que el combustible se inyecta y se quema a presión constante. Los productosde la combustión se expanden después al pasar por una turbina, hasta que llegan a la presión de los alrededores. Un ciclo compuesto de estos tres pasos recibe el nombre de ciclo abierto, porque el ciclo no se completa en realidad. Figura 3.1.
Fig. 3.1 Turbina de gas que opera en un ciclo abierto.
Los ciclos de las turbinas de gas reales sonciclos abiertos, porque continuamente se debe alimentar aire nuevo al compresor. Si se desea examinar un ciclo cerrado, los productos de la combustión que se han expandido al pasar por la turbina deben pasar por un intercambiador de calor, en el que se desecha calor del gas hasta que se alcanza la temperatura inicial. El ciclo cerrado de la turbina de gas se muestra en la Figura 3.2.
Fig.3.2 Turbina de gas que opera en un ciclo cerrado.
En el análisis de los ciclos de turbinas de gas, conviene comenzar usando un ciclo con aire normal. Un ciclo de turbinas de gas con aire normal y de compresión y expansión isoentrópicas se llama ciclo Brayton. En él se tiene que sustituir el proceso real de lacombustión por un proceso de suministro de calor. El uso del aire como único medio de trabajo en todo el ciclo es un modelo bastante aproximado, porque es muy común que en la operación real con hidrocarburos combustibles corrientes se usen relaciones aire-combustible relativamente grandes, por lo menos 50:1 aproximadamente en términos de la masa.
En el ciclo Brayton se supone que losprocesos de compresión y expansión son isoentrópicos y que los de suministro y extracción de calor ocurren a presión constante. La Figura 3.3 muestra Pv y Ts de este ciclo idealizado.
Fig. 3.3 Diagramas característicos Pv y Ts del ciclo Brayton con aire normal.
El ciclo Brayton está integrado por cuatro procesos internamente reversibles:
1-2 Compresión isoentrópica en un...
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