Ciclo Brayton

República Bolivariana de Venezuela
Ministerio de Educación Superior
Universidad Nacional Experimental Politécnica “Antonio José de Sucre”
Vice – Rectorado “Luis Caballero Mejías”
Laboratorio de Conversión





Bachilleres:Gleymar Quevedo Exp. 200620672
Astrid Garcia Exp. 200420511
Vanesa Zapata Exp. 2007103097
Orlan Crespo Exp. 200510647Roberto Rojas Exp. 2007203058

Caracas, julio 2011
INTRODUCCIÓN

El ciclo Brayton, también conocido como ciclo Joule o ciclo Froude, es un ciclo termodinámico consistente, en su forma más sencilla, en una etapa de compresión adiabática, una etapa de calentamiento isobárico y una expansión adiabática de un fluido termodinámico compresible. Es uno de los ciclostermodinámicos de más amplia aplicación, al ser la base del motor de turbina de gas, por lo que el producto del ciclo puede ir desde un trabajo mecánico que se emplee para la producción de energía eléctrica o algún otro aprovechamiento –caso de las industrias de generación eléctrica y de algunos motores terrestres o marinos, respectivamente–, hasta la generación de un empuje en un aerorreactor.
Este es unciclo con aire, que es ampliamente utilizado en los motores de reacción de los aviones, y en todas aquellas centrales termoeléctricas que no operan con vapor de agua. Consiste en dar presión al aire para luego calentarlo a base de quemar combustible. Posteriormente este gas a alta temperatura se hace pasar por una turbina donde se extrae su energía; una parte de esa energía se emplea para impulsarel compresor, y la energía restante se utiliza para girar un generador eléctrico.

CICLO BRAYTON
El ciclo detallado de una central termoeléctrica es el siguiente:
- En el proceso 1-2 se produce una compresión en la que apenas se pierde calor, por lo que se considera adiabática, del gas.
- Durante el proceso 2-3 se introduce calor manteniendo constante la presión.
- La expansión del proceso3-4 también se realiza de forma adiabática. Del trabajo total que se obtiene en la turbina, una parte se aprovecha para hacer girar el compresor, con lo cual el trabajo útil será la diferencia de ambos.
- Por último, en la transformación 4-1 se refrigera el gas para devolverlo a sus condiciones iniciales.

 
El trabajo útil obtenido se calcula fácilmente mediante el primer principio de laTermodinámica:

y a partir de esta igualdad se demuestra que el rendimiento es igual a la siguiente expresión, donde rP es la relación de compresión del ciclo, ésto es, el cociente entre la presión de salida y la presión de entrada del gas al compresor. γ es el coeficiente adiabático del gas, que en el caso del aire vale 1,4.

  Tanto en el caso de las centrales termoeléctricas como en losturborreactores de avión, las máquinas son siempre rotativas, y realizan la compresión de dos posibles formas:
En los compresores axiales se impulsa la corriente de aire hacia secciones menores mediante una serie de hélices provistas de aspas o álabes giratorios alternados con álabes fijos. A cada pareja de hélice móvil y hélice fija se le llama escalón de compresión.
Los compresores centrífugos basan sufuncionamiento en impulsar el aire por fuerza centrífuga hacia una cámara que recorre toda la periferia del compresor. En este caso, los escalones son rodetes seguidos.
La expansión en las turbinas se realiza haciendo pasar el gas de alta energía por escalones similares a los del compresor, pero de sección cada vez mayor para compensar la progresiva pérdida de presión del gas.
  En los...