Problemas resueltos

CICLO JOULE BRAYTON


Se tiene una turbina de gas que desarrolla un ciclo Joule Brayton teórico normal de las siguientes características:
Gasto: 600m3/min de aire Patm: 1Kg/cm2 T=30°C Rc=Expansión: 4 Tmax: 950K

Punto
Presión Kg/m2
Volumen m3
Masa Kg
Temperatura K
0
10000
0
0
303.15
1
10000
10
11.9628
303.15
2
69694.0452
2.5
11.9628
527.8184
369642.0452
4.4996
11.9628
950
4
10000
19.1019
11.9628
545.5349
1’
10000
10
11.9628
303.15
0’
10000
0
0
303.15


Condiciones termodinámicas punto por punto
DATOS

600 m3/min de aire=600/60=V1=10 m3/s
T0=T1==T ambiente y P0=P1==P atmosférica






Qs=mCp(ΔT)
=11.2698*.24*(950-527.8184)=1141.8965Kcal
Qs=PCI*CC == CC=Qs/PCI= 1141.8965/11100=.1028Kcal
T3=Tmax ó T detecho == 950K
V3=V2(T3/T2) == 2.5 m3(950/527.8184)= 4.4996 m3



Trabajos
W0-1= P(V1-V0) == 10000(10-0)= 100000Kgm
W1-2= P2V2-P1V1/1-K == (69694.0452*2.5)-(10000*10)/1-1.40 = -185587.7782 Kgm
W2-3= P(V3-V2) == 69694.0452(4.4996-2.5) = 139360.2128 Kgm
W3-4= P4V4-P3V3/1-K == (10000*19.1019)-(69694.0452*4.4996)/1-1.40 = 306440.8145Kgm
W4-1’=P(V1’-V4) ==10000(10-19.1019) = -91019KgmW1’-0’=P(V0’-V1’) == 10000(0-10) = -100000Kgm
€W=Wu = 169194.2491 kgm
Qu=Wu/J == 169194.2491/427 = 396.2324Kcal
Calores
Qs=mCp(ΔT)
=11.2698*.24*(950-527.8184)=1141.8965Kcal
Qp=mCp(ΔT)
=11.2698*.24*(303.15-545.5349) = -655.5910Kcal
€Q = Qu == 486.3055Kcal


Se tiene una turbina de gas que desarrolla un ciclo Joule Brayton teórico normal de las siguientes características:
Gasto:600m3/min de aire Patm: 1Kg/cm2 T=30°C Rc=Expansión: 3 Tmax: 950K

Punto
Presión Kg/m2
Volumen m3
Masa Kg
Temperatura K
0
10000
0
0
303.15
1
10000
10
11.9628
303.15
2
46556.019
3.3333
11.9628
470.4438
3
46556.019
6.7311
11.9628
950
4
10000
20.1939
11.9628
612.1853
1’
10000
10
11.9628
303.15
0’
10000
0
0
303.15

Condiciones termodinámicaspunto por punto

Datos
600 m3/min de aire=600/60=V1=10 m3/s
T0=T1==T ambiente y P0=P1==P atmosférica







Qs=mCp(ΔT)
=11.2698*.24*(950-)= 1297.0805Kcal
Qs=PCI*CC == CC=Qs/PCI= 1297.0805/11100=.1168Kcal
T3=Tmax ó T de techo == 950K
V3=V2(T3/T2) == 3.3333 m3(950/)= 6.7311 m3


Trabajos
W0-1= P(V1-V0) == 10000(10-0)= 100000Kgm
W1-2= P2V2-P1V1/1-K ==(46556.019*3.3333)-(10000*10)/1-1.40 = -137962.9453Kgm
W2-3= P(V3-V2) == (6.7311-3.3333) = 158188.0414Kgm
W3-4= P4V4-P3V3/1-K == (10000*20.1939)-(*6.7311)/1-1.40 = 278585.5487Kgm
W4-1’=P(V1’-V4) ==10000(10-20.1939) = -101939Kgm
W1’-0’=P(V0’-V1’) == 10000(0-10) = -100000Kgm
€W=Wu = kgm193871.6448Kgm
Qu=Wu/J == 311223.2491/427 = 416.0577 Kcal
Calores
Qs=mCp(ΔT)
=11.2698*.24*(950-470.4438)=1297.0805Kcal
Qp=mCp(ΔT)
=11.2698*.24*(303.15-612.1853) = -835.8638Kcal
€Q = Qu == 461.2167Kcal

CICLO JOULE BRAYTON REGENERADOR

Tomando los datos anteriores del ciclo Joule Brayton, hacer el siguiente ciclo:
Gasto: 600m3/min de aire Patm: 1Kg/cm2 T=30°C Rc=Expansión: 3 Tmax: 950K

Punto
Presión Kg/m2
Volumen m3
Masa Kg
Temperatura K
0
10000
0
0
303.15
110000
10
11.9628
303.15
2
46556.019
3.3333
11.9628
470.4438
2’
46556.019
3.8985
11.9628
550.2219
3
46556.019
6.7311
11.9628
950
4
10000
20.1939
11.9628
612.1853
1’
10000
10
11.9628
303.15
0’
10000
0
0
303.15

T4 es mayor a T2 se cumple el ciclo regenerador.
T2’=T4’ == T2+T4/2 == 470.4438+612.1853/2 = 550.2219 K
V2’= V2(T2’/T2) == 3.3333(550.2219/470.4438) =3.8985 m3
Qs=mCp(ΔT)
=11.2698*.24*(950-)= 1297.0805Kcal
Qs= PCI*CC == CC=Qs/PCI= 1297.0805/11100=.1168Kcal
En un día == .1168*3600*24 = 10091.52Kg*$6.50 = $65594.88
Trabajos
W0-1= P(V1-V0) == 10000(10-0)= 100000 Kgm
W1-2= P2V2-P1V1/1-K == (46556.019*3.3333)-(10000*10)/1-1.40 = -137962.9453 Kgm
W2-2’= P(V2’-V2) == 46556.019(3.8985-3.3333) = 26313.4619 Kgm
W2’-3= P(V3-V2’) ==...