Ciclo Brayton

*
El ciclo ideal para los motores de turbina
de gas.

* Actualmente se utiliza en turbinas de gas donde los procesos
tanto de compresión como de expansión suceden en
maquinaria rotatoria. Lasturbinas de gas generalmente
operan en un ciclo abierto.

Se introduce aire fresco en condiciones ambiente dentro del
compresor, donde su temperatura y presión se elevan. El aire
de alta presiónsigue hacia la cámara de combustión, donde el
combustible se quema a presión constante. Los gases de alta
temperatura que resultan entran a la turbina, donde se
expanden hasta la presiónatmosférica, produciendo potencia.
Los gases de escape que salen de la turbina se expulsan hacia
fuera (no se recirculan), causando que el ciclo se clasifique
como un ciclo abierto.

* El ciclo tambiénpuede modelarse cono un ciclo cerrado,

empleando las suposiciones de aire estándar. En este caso los
procesos de compresión y expansión permanecen iguales, pero
el proceso de combustión se sustituyepor uno de adición de
calor a presión constante desde una fuente externa, mientras
que el proceso de escape se reemplaza por otro de rechazo de
calor a presión constante hacia el aire delambiente. Siendo
integrado idealmente por cuatro procesos internamente
reversibles:

1-2 Compresión isentrópica (en un compresor)

2-3 Adición de calor a presión constante
3-4 Expansión isentrópica (enuna turbina)
4-1 Rechazo de calor a presión constante

* En los cuatro procesos del ciclo Brayton se ejecutan en

dispositivos de flujo estacionario, por lo tanto deben
analizarse comoprocesos de flujo estacionario. Cuando los
cambios en las energías cinética y potencial son
insignificantes, el balance de energía para un proceso de flujo
estacionario puede expresarse, por unidad demasa, como
𝑞 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 − 𝑞 𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 + 𝑤 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 − 𝑤 𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 = ℎ 𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 − ℎ 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎

Por lo tanto, la transferencia de calor hacia y desde el fluido de
trabajo es
𝑞 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 = ℎ3 − ℎ2 = 𝐶 𝑝 𝑇3 − 𝑇2
Y...