Ciclos Termicos
Páginas: 6 (1329 palabras)
Publicado: 12 de marzo de 2013
INTRODUCCIÓN.
Los ciclos termodinámicos son la aplicación más técnica de la termodinámica, ya que reproducen el comportamiento cíclico del fluido de trabajo de una máquina térmica durante el funcionamiento de ésta. En los apartados siguientes se estudiarán los ciclos termodinámicos más característicos por su carácter didáctico, por sus especiales propiedades o por su aplicabilidad a máquinastérmicas de utilización en la industria o en el transporte.
Es necesario indicar que los ciclos termodinámicos constituyen una referencia teórica, que a menudo no se corresponde con exactitud con la evolución real de un fluido en el interior de una máquina térmica, debido a muchas razones como son: las irreversibilidades de los procesos, las pérdidas de calor, las fugas másicas, las pérdidasde carga en los conductos, la heterogeneidad de los fluidos circulantes, y debido igualmente a otros fenómenos de compleja simulación. En este sentido puede afirmarse que los ciclos termodinámicos son los modelos matemáticos más sencillos, dentro del amplio espectro de modelos que pretenden simular el comportamiento de las máquinas térmicas.
CICLO BRAYTON
CICLO BRAYTON SIMPLE
Esel ciclo básico que siguen las instalaciones con turbina de gas, por lo que su aplicación en la industria y el transporte es muy importante. Debe su nombre al ingeniero americano G.B. Brayton, aunque éste materializó el ciclo sobre un motor alternativo de dos cilindros en 1870. El ciclo Brayton está compuesto por dos transformaciones isóbaras y dos isoentrópicas.
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Por ser el fluidono condensable la compresión se realiza con un compresor, para cuyo accionamiento se requiere una potencia no despreciable, generalmente proporcionada por la propia turbina al estar unidos compresor y turbina por medio de un mismo eje.
La absorción de calor por parte del fluido operante, representada en la figura 1. como si procediese del exterior, procedegeneralmente del propio fluido por medio de una reacción de combustión, lo que da a estas máquinas el nombre de motores de combustión interna. Esto implica un cambio en las propiedades del fluido e impide su reutilización en el siguiente ciclo, haciéndose necesaria una renovación permanente del flujo. En los motores en los que así ocurre, la transformación 4-1 es puramente ficticia, ya que no se lograenfriando el fluido a la salida de la turbina sino sustituyendo éste por un gasto másico similar de fluido en las condiciones de entrada al compresor. Existen también las turbinas de gas de ciclo cerrado y combustión externa, donde el esquema de la figura 2 sí se corresponde con la realidad.
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La mayoría de las máquinas de Brayton estacionarias (terrestres) se diseñan para que la entregade trabajo por la turbina sea máxima y, por ende, exceda al trabajo requerido por el compresor. El trabajo de eje excedente se emplea, por ejemplo, para impulsar un generador eléctrico o el compresor en una tubería. La energía total de los gases que salen de la turbina se minimiza para que la entrega de trabajo sea máxima.
Otro diseño posible es hacer máxima la energía de los gases deescape, tomando únicamente la energía suficiente para que el trabajo de la turbina sea justamente igual al necesario para impulsar el compresor. La energía que queda en los gases de escape se emplea para propulsión, generalmente arrojando los gases por una tobera de reacción. Un término medio entre el diseño de la máquina de propulsión y la turbina de una planta estacionaria está representado por elturboreactor. Esta maquina emplea gran parte de la energía de los gases calientes de la cámara de combustión para el trabajo de la turbina, para girar una hélice, así como para impulsar el compresor, pero también utiliza la energía remanente de los gases de escape para proporcionar un empuje adicional.
El rendimiento viene dado por:
Suponiendo que tanto la compresión 1-2...
Los ciclos termodinámicos son la aplicación más técnica de la termodinámica, ya que reproducen el comportamiento cíclico del fluido de trabajo de una máquina térmica durante el funcionamiento de ésta. En los apartados siguientes se estudiarán los ciclos termodinámicos más característicos por su carácter didáctico, por sus especiales propiedades o por su aplicabilidad a máquinastérmicas de utilización en la industria o en el transporte.
Es necesario indicar que los ciclos termodinámicos constituyen una referencia teórica, que a menudo no se corresponde con exactitud con la evolución real de un fluido en el interior de una máquina térmica, debido a muchas razones como son: las irreversibilidades de los procesos, las pérdidas de calor, las fugas másicas, las pérdidasde carga en los conductos, la heterogeneidad de los fluidos circulantes, y debido igualmente a otros fenómenos de compleja simulación. En este sentido puede afirmarse que los ciclos termodinámicos son los modelos matemáticos más sencillos, dentro del amplio espectro de modelos que pretenden simular el comportamiento de las máquinas térmicas.
CICLO BRAYTON
CICLO BRAYTON SIMPLE
Esel ciclo básico que siguen las instalaciones con turbina de gas, por lo que su aplicación en la industria y el transporte es muy importante. Debe su nombre al ingeniero americano G.B. Brayton, aunque éste materializó el ciclo sobre un motor alternativo de dos cilindros en 1870. El ciclo Brayton está compuesto por dos transformaciones isóbaras y dos isoentrópicas.
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Por ser el fluidono condensable la compresión se realiza con un compresor, para cuyo accionamiento se requiere una potencia no despreciable, generalmente proporcionada por la propia turbina al estar unidos compresor y turbina por medio de un mismo eje.
La absorción de calor por parte del fluido operante, representada en la figura 1. como si procediese del exterior, procedegeneralmente del propio fluido por medio de una reacción de combustión, lo que da a estas máquinas el nombre de motores de combustión interna. Esto implica un cambio en las propiedades del fluido e impide su reutilización en el siguiente ciclo, haciéndose necesaria una renovación permanente del flujo. En los motores en los que así ocurre, la transformación 4-1 es puramente ficticia, ya que no se lograenfriando el fluido a la salida de la turbina sino sustituyendo éste por un gasto másico similar de fluido en las condiciones de entrada al compresor. Existen también las turbinas de gas de ciclo cerrado y combustión externa, donde el esquema de la figura 2 sí se corresponde con la realidad.
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La mayoría de las máquinas de Brayton estacionarias (terrestres) se diseñan para que la entregade trabajo por la turbina sea máxima y, por ende, exceda al trabajo requerido por el compresor. El trabajo de eje excedente se emplea, por ejemplo, para impulsar un generador eléctrico o el compresor en una tubería. La energía total de los gases que salen de la turbina se minimiza para que la entrega de trabajo sea máxima.
Otro diseño posible es hacer máxima la energía de los gases deescape, tomando únicamente la energía suficiente para que el trabajo de la turbina sea justamente igual al necesario para impulsar el compresor. La energía que queda en los gases de escape se emplea para propulsión, generalmente arrojando los gases por una tobera de reacción. Un término medio entre el diseño de la máquina de propulsión y la turbina de una planta estacionaria está representado por elturboreactor. Esta maquina emplea gran parte de la energía de los gases calientes de la cámara de combustión para el trabajo de la turbina, para girar una hélice, así como para impulsar el compresor, pero también utiliza la energía remanente de los gases de escape para proporcionar un empuje adicional.
El rendimiento viene dado por:
Suponiendo que tanto la compresión 1-2...
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