Ciclo Brayton

Ciclo Brayton
Para este ciclo tenemos que aire fresco en condiciones ambientales se introduce dentro del compresor donde su temperatura y presión se eleva. El aire de alta presión sigue hacia la cámara de combustión donde el combustible se quema a presión constante. Luego los gases de alta temperatura que resultan entran a la turbina, donde se expanden hasta la presión atmosférica, de tal formaque producen potencia. Los gases de escape que salen de la turbina se expulsan hacia afuera (no se recirculan), lo que provoca que el ciclo se clasifique como un ciclo abierto.

Diagrama de Planta

Diagrama T-s

Relación de Presiones

Asumimos relación de presiones para máxima eficiencia. Figura 9.32. Página 515. Libro de Termodinámica “Yunus Cengel”

Análisis termodinámico
Punto 1Propiedades ideales
Entrada del aire a la primera etapa de compresión (compresor de baja).
El aire entra al compresor en condiciones ambientales por lo tanto tenemos: Presión de entrada= 101,325 kPa. Temperatura de entrada= 27º C (300 K).
Con estos datos y de las tablas de propiedades de gas ideal del aire (A-17) :







Aplicando la ecuación del gas ideal conocemos el volumenespecífico en el punto 1.

por lo tanto

Propiedades reales

En el punto 1 las propiedades termodinámicas reales son iguales que las ideales









Punto 2
Propiedades ideales
Salida de la primera etapa de compresión y entrada al interenfriador
Con .
Sabemos que:

Y la relación de presión es la siguiente:

Como:

Y P2 se enfría a presión constante hasta el estado3. Por lo tanto
Entonces:

Por lo tanto:

De esta manera:

Interpolando de las tablas de propiedades de gas ideal del aire (A-17) :



Para calcular tenemos que:

Aplicando la ecuación del gas ideal conocemos el volumen específico en el punto 2.

por lo tanto

Propiedades reales
La desviación del comportamiento real del compresor del comportamiento isentrópicoidealizado, puede tomarse en cuenta si se utilizan las eficiencias isentrópicas del compresor.
La eficiencia de los compresores es de 85%

Interpolando de las tablas de propiedades de gas ideal del aire (A-17) :






Punto 3
Propiedades ideales
Salida del interenfriador y entrada a la segunda etapa de compresión (compresor de alta).
Proceso a presión constante, por lo tanto:

Se da unproceso de enfriamiento en el internefriador hasta llevar la temperatura del punto 3 a la temperatura ambiente.

De las tablas de propiedades de gas ideal del aire (A-17) :






Aplicando la ecuación del gas ideal conocemos el volumen especifico en el punto 3.

por lo tanto

Propiedades reales
En el punto 3 las propiedades termodinámicas reales son iguales que las idealesPunto 4
Propiedades ideales
Salida de la segunda etapa de compresión y entrada a la cámara de combustión.
Con tenemos que:

Interpolando de las tablas de propiedades de gas ideal del aire (A-17) :



Para calcular con tenemos que:

Aplicando la ecuación del gas ideal conocemos el volumen específico en el punto 4.

por lo tanto

Propiedades reales
La desviacióndel comportamiento real del compresor del comportamiento isentrópico idealizado, puede tomarse en cuenta si se utilizan las eficiencias isentrópicas del compresor.
La eficiencia de los compresores es de 85%

Interpolando de las tablas de propiedades de gas ideal del aire (A-17) :






Punto 5
Propiedades ideales
Salida de la cámara de combustión y entrada a la turbina
Latemperatura de entrada en la turbina se asume 1400 K por factor de diseño de los alabes.

De las tablas de propiedades de gas ideal del aire (A-17)




En el estado 4 el gas entra a la cámara de combustión, donde se calienta hasta T5 a presión constante, por lo tanto

Aplicando la ecuación del gas ideal conocemos el volumen específico en el punto 5.

por lo tanto

Propiedades reales...