Experimentos
El modelo termodinámico de las turbinas de gas se fundamenta en el ciclo de Brayton. A pesar de que se generaliza como ciclo termodinámico, en realidad elfluido de trabajo no cumple un ciclo completo en las turbinas de gas ya que este finaliza con una composición o en un estado diferente al que tenía cuando inició los procesos. Algunos autores comoSonntag, Borgnakke y Van Wylen (5), clasifican los procesos de una turbina a gas como de ciclo abierto. Las turbinas de gas de ciclo abierto simple utilizan una cámara de combustión interna parasuministrar calor al fluido de trabajo y las turbinas de gas de ciclo cerrado simple utilizan un proceso de transferencia para agregar o remover calor del fluido de trabajo.
El ciclo básico de Brayton encondiciones 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 caloro una cámara de combustión.
3-4. Expansión isentrópica en una turbina.
4-5. Remoción de calor del fluido de trabajo a presión constante en un intercambiador de calor o en la atmósfera.Ciclo termodinámico básico de las turbinas de gas.
En el ciclo Brayton, el trabajo neto realizado por unidad de masa es la diferencia entre el trabajo obtenido en la expansión y el trabajoinvertido en la compresión, es decir:
Para un gas ideal, el trabajo neto puede escribirse como:
y el calor de adición por unidad de masa será:
Al igual que enel ciclo Ranking, la eficiencia térmica del ciclo Brayton es la relación entre el trabajo neto desarrollado y el calor adicionado:
La eficiencia térmica del ciclo Brayton para un gasideal puede escribirse como:
(1, Pág. 262)
En la figura se muestra una representación esquemática del ciclo Brayton.
(Haga click sobre la gráfica para verla en tamaño...
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