Turbina de gas

CALIFICACION__________
23 de mayo de 2011
Ing. En Aeronáutica
8vo. Cuatrimestre grupo “A”
“REPORTE DE ANALISIS DE CICLO JOULE-BRAYTON”
ELABORO: José Manuel Jiménez Mendoza.
PROFESOR: Dr. Pablo Arizpe Carreón.
MATERIA: Motores de Combustión Rotativos
UNIVERSIDAD POLITECNICA METROPOLITANA DE HIDALGO
CALIFICACION__________
23 de mayo de 2011
Ing. En Aeronáutica
8vo.Cuatrimestre grupo “A”
“REPORTE DE ANALISIS DE CICLO JOULE-BRAYTON”
ELABORO: José Manuel Jiménez Mendoza.
PROFESOR: Dr. Pablo Arizpe Carreón.
MATERIA: Motores de Combustión Rotativos
UNIVERSIDAD POLITECNICA METROPOLITANA DE HIDALGO

INTRODUCCION
De acuerdo a que una turbina de gas es un motor térmico rotativo de flujo continuo que se caracteriza por presentar una bajarelación peso potencia y una velocidad de giro muy elevada y a sabiendo que el Ciclo termodinámico de estas corresponde al de Joule-Brayton. Con estas consideraciones se me fue otorgada una lista con información sobre 7 diferentes variaciones te temperatura máxima (T3), potencia, eficiencia de compresión y turbina y relación de presiones para ser analizados. El objetivo de este análisis fuelograr los cálculos para variaciones de relación de presiones y así poder definir el comportamiento del ciclo de forma ideal y real. Todos esos cálculos arrojaron datos que se mostraran, así como sus graficas correspondientes de la mayoría de estos.
PLANTEAMIENTO Y RALIZACION DE LA ACCION
En base a los datos otorgados comencé por calcular los parámetros iniciales de temperatura y presión comencépor definir el ciclo que de 1-2 es compresión isentropica, de 2-3 suministro de calor a temperatura constante, de 3-4 expansión isentrópica, de 4-1 rechazo de calor. Con estos datos e ir variando las 7 Tmax y la relación de presiones de 2 a 30 con incrementos de 1, obtuve las demás temperaturas, presiones y volúmenes. Las fórmulas utilizadas fueron las siguientes:
πc=P2P1πCK-1K=T2T3 πexpK-1K=T3T4 πexp=πc T3T4=T2T1 Pv=RT
Después calcule el trabajo útil (WUTIL), calor suministrado (qs), calor rechazado (qr), eficiencia térmica (ηT) y flujo másico (ṁ) para el compresor y turbina, así como la relación de presiones óptima con las siguientes formulas:
WUTIL=Wt+Wc Wt=Cp(T3-T2) WC=-Cp(T2-T1)qs=Cp(T3-T2)
qr=Cp(T1-T4) ηT=1-T1T2 POT=WUTIL* ṁ πopt=(T3T1
Otra manera de saber cómo se comporta el ciclo es conocer la variación de los procesos de expansión y compresiones reales del mismo, esto lo hice con las siguientes formulas:
ηisc=T2-T1T'2-T1 ηist=T3-T4T3-T'4
Conociendo las temperaturas reales procedí a calcular el trabajo útil(W'UTIL), calor suministrado (q's), calor rechazado (q'r), eficiencia térmica (η'T) y flujo másico (ṁ’) para el compresor y turbina. Al tener todos los datos calculados para el ciclo ideal y real varié la temperatura máxima 7 veces. finalmente grafique estos mismos.
RESULTADOS
PRESIONES
Para P1 =P4 el valor es constante, pero para P2 =P3 incrementa conforme aumenta la relación de presiones(π), véase la gráfica 1.1

Grafica 1.1 presiones 2 y 3 vs π
VOLUMENES
Para V1 el valor es constante, V2 disminuye conforme π aumenta. Véase la gráfica 1.2

Grafica 1.2 V2 vs π.


Para V3 se hubo un decremento mientras π aumenta. Véase grafica 1.3

Grafica 1.3 V3 vs π

Para V4 ocurre lo contario pues el volumen aumenta conforme π aumenta. Véase grafica 1.4

Grafica1.4 V4 vs π

TEMPERATURAS
T1 y T3 permanecen constantes, pero T2 y T4 varían cuando π aumenta. Véase grafica 1.5 y 1.6

Grafica 1.5 temperatura 2

Grafica 1.6 temperatura 4

TRABAJO UTIL IDEAL
El WUTIL que genero el compresor fue disminuyendo conforme aumentaba π en el compresor, mientras que en la turbina aumento. Véase grafica 1.7 y 1.8

Grafica 1.7 trabajo útil del compresor....