Turbina

Práctica 1: Trazo del ciclo Joule Brayton ideal

OBJETIVO
El alumno observara el funcionamiento del equipo “Turbina de gas de doble fecha modelo
ET 749” tomando los datos necesarios para realizar el diagrama del ciclo termodinámico al que corresponden estos equipos en el laboratorio de térmicas, para relacionarlo físicamente con los conceptos básicos necesarios para el estudio de laasignatura de generadores de vapor correspondientes al área térmica en la licenciatura de ingeniería mecánica.

RELACION DE EQUIPOS EMPLEADOS

En esta ocasión será utilizado el equipo Turbina de gas de doble fecha modelo ET 749”88

RELACION DE MATERIALES EMPLEADOS

No necesario en esta practica

RELACION DE HERRAMIENTAS EMPLEADAS

No necesario en esta practica

DESCRIPCIÓN DE LA PRÁCTICAPASO 1
Organizarse en grupos de trabajo de 8 personas (como máximo) para poder realizar la práctica ESIMEA-LT-TT-P1.

PASO 2
Situarse al frente del tablero principal de manera ordenada y por grupo de trabajo para que el profesor y/o el técnico asignen en forma individual la adquisición de los valores de las diferentes variables.

PASO 3
Tomar de manera individual las lecturas de losinstrumentos y pantallas correspondientes para las variables asignadas en el PASO 2.

PASO 4
Una vez tomada tu lectura regresaras a tu lugar, con la colaboración de todos los miembros de tu grupo de trabajo llenar la siguiente tabla (hacer los cálculos que sean necesarios).

Toma de lecturas:
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍAMECÁNICA Y ELÉCTRICA
UNIDAD AZCAPOTZALCOExperimento turbina de gas Fecha:
Variable Nomenclatura Dimensión Lectura 1 Lectura 2
Temperatura de entrada al compresor T1 ° C 18 18
Presión de entrada al compresor P1 bar 0.8 0.9
Temperatura de salida del compresor T2 ° C 82.1 93
Caída de presión en la cámara de combustión P2 - P3 kPa 0.6 0.65
Temperatura de entrada a la turbina T3 ° C 841 880
Presión a la entrada de la turbina p3 bar 0.40.5
Temperatura a la salida de la turbina de potencia T5 ° C 621 685
Se considera que solo existe una turbina de gas T4=T5
Primer cálculo con 90,000 rpm (lectura 1)
Punto 1
P_1=0.8bar=0.8157 kg/〖cm〗^2 =8157.797 kg/m^2
T_1=18 °C=291.15K
m=1kg
V_1=(mRT_1)/P_1
V_1=(1kg(29.27 kgm/(kg K))(291.15K))/(8157.797 kg/m^2 )=1.0446m^3

Punto 2
P_2=ΔP+P_3
P_2=0.60bar+0.4bar=1bar=1.0197kg/〖cm〗^2 =10197.1621 kg/m^2

T_2=78.2°C=351.35K

r_c=( T_2/T_1 )^(1/(k-1))
r_c=〖351.35K/291.15〗^(1/((1.4)-1))=1.5997
V_2=V_1/r_c =(1.044〖6m〗^3)/1.5997=0.6529m^3
P_2=P_1 r_c^k
P_2=8157.797 kg/m^2 〖(1.5997)〗^1.4=15,748.0526 kg/m^2 =1.54bar



Punto 3
T_3=841 °C=1114.15K
V_3=(V_2 T_3)/T_2
V_3=(0.6526m^3 (1114.15K))/351.35K=2.069m^3
P_3=0.4bar=0.4078 kg/〖cm〗^2 =4078.8648 kg/m^2

Punto 4V_4=r_c (V_3 )
V_4=1.5997(2.069m^3 )=3.3097m^3

P_4=90Mbar=9.1774*〖10〗^7 kg/〖cm〗^2 =9.1774*〖10〗^11 kg/m^2

T_4=T_5=894.15K

Calculo de calores
Q_s=mC_p (T_3-T_2 )
Q_s=1kg(0.24 Kcal/kgK)(1114.15K-351.35K)=183.072Kcal
Q_s=183.072Kcal(48%)=87.87Kcal

Q_p=mC_p (T_1-T_4 )
Q_p=1kg(0.24 Kcal/kgK)(291.15K-894.15K)=-144.72Kcal
Q_p=-144.72Kcal(48%)=-69.46Kcal

Q_u=Q_s+Q_pQ_u=183.072Kcal-144.72Kcal=38.352Kcal
Q_u=38.352Kcal(48%)=18.409Kcal

Calculo de trabajo útil con calores
W_u=JQ_u
W_u=427 kgm/Kcal (38.352Kcal)=16376.304kgm
W_u=16376.304kgm(48%)=7860.62kgm

Calculo de trabajos
W_fc=kmR/(1-k) (T_2-T_1 )
W_fc=1.4(1kg)(29.27 kgm/kgK)/(1-1.4) (351.35K-291.15K)=-6167.189kgm
W_fc=-6167.189kgm(48%)=-2960.25kgm

W_ft=kmR/(1-k) (T_4-T_3 )
W_ft=1.4(1kg)(29.27kgm/kgK)/(1-1.4) (894.15K-1114.15K)=22537.9kgm
W_ft=22537.9kgm(48%)=10818.192kgm

Calculo de potencia
N_t=W_u/75=16376.304kgm/75=218.35CV
N_t=218.35CV(48%)=104.808CV

Calculo de eficiencia por calores
η_t=1+Q_p/Q_s =1+(-144.72Kcal)/183.072Kcal=0.2094=20.94%
η_t=0.2094(48%)=0.1005=10.05%



Segundo cálculo con 90,000 rpm (lectura 2)
Punto 1
P_1=0.9bar=0.9177 kg/〖cm〗^2 =9177.4459...