Turbinas

125- ¿ Que perdidas tienen lugar en una instalación de turbinas a gas(ITG) y de que dependen?

En una ITG real se obtiene una serie de perdidas, que se dividen en internas y externas.
Las perdidas internas están ligadas directamente con la variación del estado del fluido motor; a estas se relacionan:

1-Perdidas internas en el compresor que se toman en cuenta por medio del rendimientointerno del compresor (adiabático) [pic]

2-Perdidas internas en la turbina de gas que se toman en consideración por medio del rendimiento relativo interno de la turbina [pic]

3-Perdidas de calor en la cámara de combustión que se toman en cuenta por medio del rendimiento térmico de la cámara de combustión [pic]

4-Perdidas por resistencia hidráulica en el tracto de aire de la ITG, entre las quese consideran las perdidas hidráulicas en los aéroductos, en el regenerador y el enfriador de aire.

5-Perdidas por resistencia hidráulica en el tracto de gas de la ITG, que incluyen las perdidas hidráulicas en los gasoductos, en la cámara de combustión y en el regenerador.

6-Perdidas ligadas con el gasto de aire para el enfriamiento de las piezas de la turbina (alabes, discos, etc).

Lasperdidas internas en la ITG se evalúan en su conjunto por medio del rendimiento interno de la instalación

[pic]

Donde [pic]= Trabajo útil interno de la ITG (kj/kg)
qcc= Cantidad real de calor gastado en la camara de
combustión para el calentamiento de 1 Kg. de aire de la
temperatura T4 a la Ti en kj/kgqcc= cp(T1-T4)I (1/[pic]).

Las perdidas externas en la ITG no influyen directamente sobre el estado del fluido motor. Entre ellas se relacionan:

1-Las perdidas por rozamiento en los cojinetes de la turbina y el compresor.
2-Perdidas en la trasmisión dentada (si la hay) .
3-Perdidas debidas a las fugas (infiltraciones) de gas a través de las empaquetaduras extremas del árbol.4-Los gastos de energía para el accionamiento de mecanismos auxiliares (de las bombas de combustible, de aceite y del regulador, etc).

Las perdidas internas se toman en consideración por medio del rendimiento mecánico de la instalación:

[pic]

Donde: [pic]= Trabajo efectivo de la TIG (kj/kg).
[pic] = Suma de las perdidas externas de energíareferidas a
1 Kg. de aire.

Las perdidas internas y externas en la ITG se toman en cuenta en su conjunto por medio del rendimiento efectivo de la instalación; el cual es igual a la relación del trabajo efectivo a la cantidad real de calor gastada en el calentamiento de 1 kg de aire en la cámara de combustión:

[pic]

127. Describa el esquema y el ciclo de una ITGcon compresión biescalonada y enfriamiento intermedio del aire y calentamiento biescalonado del gas.

De la termodinámica se sabe que el trabajo gastado en la compresión del gas en igualdad de las demás condiciones será el menor si el proceso se realiza isotérmicamente. Pero en la practica es imposible de realizar tal compresión en el compresor.
A fin de aproximar el proceso al isotérmico y conlo mismo disminuir el trabajo gastado, se emplea la compresión escalonada con enfriamiento del aire después de cada escalón en enfriadores de aire intermedios. Es evidente que cuanto mas escalones con enfriadores haya tanto mas próximos al isotérmico deviene el proceso de compresión . Sin embargo, la instalación en este caso : será más compleja y costosa y además aumentaran las pérdidas a costade las resistencias hidráulicas complementarias en el tracto de aire. Por eso en una ITG se suele emplear la compresión biescalonada, y muy rara vez la compresión triescalonada y mayores.

En la Fig. 2-7,a, b respectivamente se muestran el esquema y el ciclo de una ITG con compresión biescalonada del aire y con regeneración (recuperación). El aire atmosférico se succiona al compresor k1 (véase...