ejercicios turbinas de gas de aviacion

En un período Brayton ideal cerrado, el sistema que ejecuta el período se somete a una secuencia de 4 procesos: 2 procesos isentrópicos (adiabáticos reversibles) alternados con 2 procesos isobáricos:

  • período cerrado de Brayton

    Compresión isentrópica (compresión en un compresor): el gas de trabajo (por servirnos de un ejemplo, helio) se comprime adiabáticamente desde el estado 1 al estado 2 a través de el compresor (en general un compresor de fluído axial). Los aledaños trabajan con el gas, incrementando su energía interna (temperatura) y comprimiéndolo (incrementando su presión). Por otro lado, la entropía prosigue sin cambios. El trabajo requerido para el compresor viene dado por W C = H 2 – H 1 .

  • Adición de calor isobárico (en un intercambiador de calor): en esta etapa (entre el estado 2 y el estado 3) hay una transferencia de calor a presión incesante al gas desde una fuente externa, puesto que la cámara está abierta para fluir hacia adentro y hacia afuera. En un período Brayton ideal abierto, el aire comprimido pasa mediante una cámara de combustión, donde arde el comburente y excita el aire u otro medio (2 → 3). Es un desarrollo de presión incesante, en tanto que la cámara está abierta para fluir hacia adentro y hacia afuera. El calor limpio añadido viene dado por Q add = H 3 – H 2

  • Expansión isentrópica (expansión en una turbina): el gas comprimido y calentado se amplía adiabáticamente desde el estado 3 al estado . El gas marcha en los aledaños (álabes de la turbina) y pierde una proporción de energía interna igual al trabajo que deja el sistema. El trabajo efectuado por la turbina viene dado por W T = H 4 – H 3 . De nuevo, la entropía prosigue sin cambios.
  • Rechazo de calor isobárico (en un intercambiador de calor) : en esta etapa, el período se completa a través de un desarrollo de presión incesante en el que se repudia el calor del gas. La temperatura del gas de trabajo cae del punto 4 al punto 1. El calor limpio rechazado viene dado por Q re = H 4 – H 1

Desarrollo y descripción

El período Bra es el período termodinámico ideal que mejor se aplica para argumentar el desempeño termodinámico de las turbinas de gas y mezcla aire-comburente, usadas para la generación de energía eléctrica y en los motores de aviación.

Por poner un ejemplo, en el desempeño de una turbina hay múltiples etapas en el fluído de gas de operación, que observaremos ahora.

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