Problema de Brayton con regeneracion

Ejercicio 7.-
Un ciclo de turbina de gas de aire con regeneración funciona bajo las siguientes condiciones: en el proceso de compresión la relación de presión es de 3:1 y el aire entra alcompresor a 14,5 Psia y 80ºF.
El aire entra a la turbina a 2560ºF. Los rendimientos térmicos del compresor y la turbina son 0,78 y 0,80 respectivamente, mientras que el rendimiento delregenerador es de 0,75. El ciclo no posee refrigerador ni cámara de recalentamiento intermedio. Además la relación de presión en el proceso de expansión adiabática es de 2:1 proporcionando elmínimo trabajo de entrada y el máximo de salida, respectivamente.
Determine:
a) EL trabajo en el compresor, en Btu/lbm.
b) El trabajo en la turbina, en Btu/lbm.
c) Temperatura de salida delproceso de compresión.
d) Rendimiento térmico.







DATOS:
rp com= 3:1
T1= 80ºF +460= 540 R
P1=14,5 Psia
T4=2560ºF+460= 3020 R
TURBINA= 0,80
COMPRESOR= 0,78
REGENERADOR=0,75
rp exp adia = 2:1


SOLUCIÓN:
a) Con k=1,4 porque se trata del aire para procesos isoentrópicos






====== es el trabajo ideal se debe determinar el trabajo realcon la eficiencia del compresor de 0,78





b) Aplicando la ecuación de trabajo de la turbina en régimen estacionario:






Es el trabajo ideal de la turbina se debeencontrar el real con la eficiencia de 0,80:







c) Para determinar la temperatura de salida del proceso de compresión:






d) La eficiencia delciclo se determina por medio del trabajo neto y el calor suministrado total:





Como tenemos la eficiencia del regenerador, podemos encontrar la T3




Pero no se tiene la T5:Teniendo la T5 se puede calcular la T3:







Ahora reemplazando se obtiene la eficiencia del ciclo:




Calcular la eficiencia del ciclo:


27,216%