Compresor De 2 Etapas

Contenido

Objetivo…………………………………………………………………………....……......3

Introducción………………………….…………………………………………………......3

Nomenclatura…………………………………………………………………………….....3

Marco Teórico…………………………………………………………………………..…..4

Metodología para el cálculo de los estados………………………………………………...6

Resultados obtenidos……………………………………………………………....…….....8

Bibliografía.. ………..……………………………………………………………….…....10

Gráficas…………………………..……………………………………………..…………11

Objetivo

Aprender el funcionamiento de la compresión de dos etapas con refrigeración intermedia, aplicar la termodinámica de los compresores y la refrigeración para el cálculo de los estados y analizar las mediciones obtenidas.

Introducción

Es deseable enfriar un gas cuando está comprimiéndose porque esto reduce el trabajo de entrada requerido al compresor. Una técnica es la compresión de etapas múltiples con enfriamiento intermedio, en la que el gas se comprime en etapas y se enfría entre cada una de estas pasándolo a través de un intercambiador de calor llamado interenfriador.

En este reporte se presenta la aplicación de la termodinámica de la compresión de etapas múltiples con enfriamiento intermedio, para conocer los procesos que acurren en el funcionamiento, así como el análisis de las mediciones y resultados obtenidos.

Nomenclatura

C_p Calor específico a presión constante del aire, 1003.411 J/kg K.

ṁc Flujo de combustible, kg/s.

ṁa Flujo de aire, kg/s.

N Revoluciones del motor o dinamómetro, rpm.

P Presión, bar.

q Calor por unidad de masa, J/kg.

Ra Constante particular del aire, 286.689 J/kg K

rpm Revoluciones por minuto.

T Temperatura, °C.

v Volumen específico, m^3/kg.

W Trabajo por unidad de masa, J/kg.

x Relación igual a, [0.2857].

n Índice politrópico

CBP Compresor de baja presión

CAP Compresor de alta presión

Letras griegas

ɳ_SIT Eficiencia esoentrópica de expansión.

ɳ_sic Eficiencia isoentrópica de compresión.

Subíndices

rech Rechazado.

sum Suministrado.

[1, 2,...,n] Estados de los ciclos.

[1s, 2s,…,ns] Estados isoentrópicos de los ciclos.

Marco Teórico

En la compresión en etapas, se puede refrigerar el aire entre cada una de ellas mediante un sistema de refrigeración intermedio (con un agente enfriador exterior que puede ser el aire o el agua), cuya acción principal es la de dispersar el calor producido durante la compresión.

La refrigeración intermedia se consigue cuando la temperatura del aire que sale del refrigerador intermedio es igual a la temperatura del aire a la entrada en la aspiración del compresor. Cuando las relaciones de compresión de todas las etapas sean iguales, se logra un consumo de potencia mínimo. Si aumentamos el número de etapas, la compresión se acercará a la isoterma del aire inicial, que es la transformación de compresión que requiere menos trabajo. La compresión en dos o más etapas permite mantener la temperatura de los cilindros de trabajo entre límites razonables; temperaturas anormalmente altas llevan consigo el riesgo de explosiones y carbonización del aceite lubricante y problemas en las válvulas. Los compresores más usuales en el mercado tienen refrigeración intermedia, y son de dos etapas. El cilindro de baja presión, que es el que comprime el aire aspirado hasta una presión aproximada de 2 a 3 bar, y el de alta presión, que comprime el aire recibido hasta la presión de trabajo o descarga, indica que la energía que requiere el conjunto de cilindros es muy inferior a la que exigiría si toda la compresión se hubiera realizado de una sola vez.

Para un compresor de dos etapas, el trabajo teórico efectuado es mínimo cuando los dos cilindros logran idéntica cantidad de trabajo debido a que el cilindro de alta presión tiene que admitir todo el aire entregado por el cilindro de baja presión, la presión del refrigerador intermedio viene fijada por el tamaño de los cilindros. El trabajo total es la suma del trabajo del compresor de baja presión mas el trabajo del compresor de alta presión.

Durante la compresión se engendra calor y si no se elimina se eleva la temperatura del aire a medida que se va comprimiendo. En la mayoría de las aplicaciones, la elevación de la temperatura que sufre el fluido al ser comprimido, es perjudicial para su utilización. Por lo tanto, los compresores se refrigeran para evitar este efecto y reducir el trabajo absorbido por la compresión. Siendo poco práctico que el aire retenga todo su calor, se recurre a eliminarlo a medida que se comprime mediante procedimientos apropiados.

La potencia mínima necesaria en la compresión es la correspondiente a una compresión isotérmica, que es irrealizable en la

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