Ciclo otto

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
UNIDAD AZCAPOTZALCO

MAQUINAS TÉRMICAS
PROBLEMA TIPO 6(A)
TURBINA DE GAS CICLO JOULE-BRAYTON REGENERATIVO
GRUPO: 7MM3
NUMERO DE EQUIPO: NO. 1
INTEGRANTES

NL: 4 BARRERA ZEPEDA MAGDALENO EDUARDO

NL: 11 FRANCO LUJAN VICTOR ALBERTO

NL: 13 GONZALEZ VAZQUEZ MIGUEL

NL: 26 PALMA MARTINEZULISES

NL: 32 RODRIGUEZ MONTES DE OCA ALEJANDRO ADRIAN

PROFESOR: ING. ALBERTO ALEJANDRO TAPIA DAVILA
FECHA DE ENTREGA: 8 DE OCTUBRE DE 2010

PROBLEMA TIPO NO. 6 (A)
TURBINA DE GAS CICLO JOULE-BRAYTON REGENERATIVO.
Se tiene una turbina de gas que desarrolla un ciclo Joule-Brayton teórico regenerativo, de las siguientes características:
Calcular:
m=20Kgseg (de aire) | R=29.27Kg-mKg-K |
Pa=1Kgcm2 | Cp=0.24 KcalKg-K |
Ta=208 K | Cv=0.17 KcalKg-K |
rC=re=3.2 | k=1.4 |
T3=1020 K | J=427 Kg-mKcal |

1. Las condiciones termodinámicas, calores, trabajos, potencias y eficiencia del ciclo Joule-Brayton normal.

2. El ciclo Joule-Brayton regenerativo, determinando: Calor suministrado, recuperado y perdido, trabajo, potencia y eficiencia.

3. Hacer la tabla decondiciones termodinámicas de todos los puntos, incluyendo los del ciclo regenerativo en el orden que suceden.

4. Hacer una tabla comparativa ciclo normal-ciclo regenerativo con todos los valores de los calores, trabajos, potencia y eficiencia, para cada caso.

SOLUCION (SISTEMA TECNICO).
1) CICLO JOULE-BRAYTON NORMAL.

1.1 Condiciones Termodinámicas
Punto 1

Pa=P1=1Kgcm2=10000Kgm2
Ta=T1=280 K

m1=mt=201=20 Kg

V1=m1RT1P1=2029.27(280)(10000)=16.3912 m3

Punto 2

P2=P1rck=1(3.2)1.4=5.0957 Kgcm2

T2=T1rck-1=280(3.2)1.4-1=445.88 K

m2=m1=20 Kg

V2=V1rc=16.39123.2=5.1222 m3
Punto 3
P3=P2=5.0957 Kgcm2

T3=1020 K

V3=V2T3T2=5.12221029445.88=11.7176 m3

m3≅m2=20 Kg



Punto 4
P4=P1= 1 Kgcm2

T4=T3rck-1=1020(3.2)1.4-1=640.531 KV4=V3rc=11.71763.2=37.4962 m3

m4=m3=20 Kg

1.2 Calores

Qs=m2cpT3-T2=200.241020-445.88

Qs=2755.776 Kcal

QP=m4cpT1-T4=200.24280-640.531

Qp=-1730.5488 Kcal

Qu=Qs+Qp=2755.766-1730.5488

Qu=1025.2272 Kcal

Wu=JQu=427(1025.2272)

Wu=437772.0144 Kg-m

1.3 Trabajos
Wfc=Km1R(T2-T1)1-k

Wfc=1.42029.27(445.88-280)1-1.4

Wfc=-339871.532 Kg-m

Wft=Km3R(T4-T3)1-kWft=1.42029.27(640.531-1020)1-1.4

Wft=777494.0341 Kg-m

Wu=Wft+Wfc=777494.0341-339871.532

Wu=437622.5021 Kg-m

1.4 Potencia

Nt=Wu75=437622.502175

Nt=5834.9666 CV

Nt=5834.9666(.7355)

Nt=4291.6179 Kw

1.5 Eficiencia

a) Por temperaturas

Ƞt=1-T1T2=1-280445.88=0.3720

Ƞt=37.20 %

b) Por calores

Ƞt=1+QpQs=1--1730.54882755.776=0.3720

Ƞt=37.20 %

c) Por relación de compresiónȠt=1-1rck-1=1-1(3.2)1.4-1=0.3720

Ƞt=37.20 %

2) CICLO JOULE-BRAYTON REGENERATIVO

2.1 Condiciones Termodinámicas

Punto 1 (igual que el normal)
Pa=P1=1 Kgcm2=10000Kgm2
Ta=T1=280 K

m1=mt=201=20 Kg

V1=m1RT1P1=2029.27(280)(10000)=16.3912 m3

Punto 2´
P2´=P2=5.0957kgcm2
T2´=T4=640.531 K
m2´=m2=20 kg
v2´=v2(T2´T2)=5.122 m3640.53 K445.55 K= 7.3583 m3

Punto 3 (igualque el normal)
P3=P2=5.0957 Kgcm2

T3=1020 K

V3=V2T3T2=5.12221029445.88=11.7176 m3

m3≅m2=20 Kg


Punto 4 (igual que el normal)
P4=P1= 1 Kgcm2

T4=T3rck-1=1020(3.2)1.4-1=640.531 K

V4=V3rc=11.71763.2=37.4962 m3

m4=m3=20 Kg
Punto 4´
P4´=P4=1kgcm2
T4´=T2=445.88 K
m2´=m2=20 kg
v4´=v1(T4´T1)=16.3912 m3445.88 K280K= 26.1018 m3

2.2.- CALORES

Qs'=m2'CpT3-T2'=(20)0.241020-640.531

Qs'=1821.4512 kcal

Qp'=m4'CpT1-T4'=20 0.24280-445.88

Qp'-796.224 kcal

Qrs=m4CpT4'-T4=20 0.24445.88 -640.531

Qrs=-934.3248 kcal

Qre=m2CpT2'-T2=(20) 0.24640.531 - 445.88 =934.3248 kcal

Qs=Qs'+ Qre=1821.4512 kcal+934.3248 kcal=2755.776 kcal

Qp=Qp'+ Qrs=-796.224 kcal- 934.3248 kcal= -1730.548 kcal

Qu=Qs+Qp= 2755.776 kcal+ -1730.548 kcal=1025.228 kcal...