Termodinamica

Ciclo Brayton con Regeneracion

 Conocer que pasa con la sustancia por cada uno de los estados que pasa (Proceso)

En el estado 1 entra gas a baja presión y temperatura y sale (estado 2) gas con menor volumen y mayor presión. Pasa por un tubo donde, a través de un generador adquiere calor, entra a la cámara de combustión (estado 5) y sale gas a alta presión y temperatura, entra a la turbina (estado 3) a estas condiciones, y sale (estado 4) a menor presión y temperatura, este gas va a al generador, y al pasar por este, se enfría y sale a los alrededores.

 Que hacen los dispositivos que constituyen el ciclo

 Compresor: Este se encarga de aumentar la presión del gas.

 Turbina: Tiene como función ejercer trabajo sobre los álabes que están unidos al eje. En consecuencia, el eje rota y la turbina produce trabajo.

 Cámara de Combustión: Ella recibe el aire comprimido proveniente del compresor y lo envía a una elevada temperatura hacia la turbina expansora, idealmente sin perdida de presión.

 Regenerador: Este realiza la función de incrementar la temperatura del gas que sale del compresor, a una temperatura cercana a la que tiene el gas de salida de la turbina.

 Que particularidad tiene cada equipo si las tiene

En este caso se considerará solamente el regenerador, puesto que de los otros equipos ya se conocen sus características, y sería redundante volver a mencionarlas.

La particularidad que tiene el regenerador es que reduce el consumo de combustible y mejora el rendimiento del ciclo.

 Que hacer para aumentar el rendimiento térmico/ coeficiente de operación.

La eficiencia térmica del ciclo Brayton aumenta debido a la regeneración, en virtud de que la porción de energía de los gases de escape que normalmente se libera en los alrededores ahora se usa para precalentar el aire que entra a la cámara de combustión. Esto, a su vez, disminuye los requerimientos de entrada de calor (y en consecuencia, de combustible) para la misma salida de trabajo neta.

 Que hacer para generar la mayor cantidad de energía consumiendo lo mínimo.

Este ciclo ya consume lo mínimo en combustible y por lo tanto es más eficiente al generar trabajo, ya que utiliza el mismo gas (que antes podría salir a los alrededores sin ninguna función) para calentar el gas que sale del compresor.

 Que quiero lograr con el ciclo

Es evidente que un regenerador se obtendrá una eficacia más alta ahorrando una gran cantidad de combustible puesto, que precalentará el aire a una temperatura más elevada, antes de la combustión. Sin embargo, lograr una eficacia mayor requiere el empleo de un regenerador más grande, el cual implica un precio superior. En consecuencia, el uso de un regenerador con eficacia muy alta no puede justificarse económicamente a menos que los ahorros de combustible superen los gastos adicionales involucrados.

 Lo que me dicen las ecuaciones y el diagrama de fases si dice algo.

Existe un proceso de compresión entre los estados 1 y 2; un proceso de expansión de la turbina entre los estados 3 y 4, existe un potencial para calentar el aire que sale del compresor en condiciones de 2 utilizando la temperatura y utilizando la energía que tienen los gases a la salida de la turbina que tiene una temperatura mayor que el compresor de tal manera que podemos en este intercambiador de calor incrementar la temperatura del aire hasta una temperatura cercana a la que tienen los gases a la salida de la turbina, a su vez los gases de la turbina al pasar por el regenerador se van a enfriar desde el punto 4 hasta el punto 4’ teniendo como resultado el ciclo Brayton regenerativo.

Ciclo Rankine Regenerativo

 Conocer que pasa con la sustancia por cada uno de los estados que pasa (Proceso)

El vapor entra a la turbina a la presión de la caldera (estado 5) y se expande isoentrópicamente hasta una presión intermedia (estado 6). Se extrae un poco de vapor en este estado y se envía al calentador de agua de alimentación, en tanto que el vapor restante continúa su expansión isentrópica hasta la presión del condensador (estado 7). Este vapor sale del condensador como un líquido saturado a la presión del condensador (estado 1). El agua condensada, que también recibe el nombre de agua de alimentación entra luego a una bomba isentrópica, donde se comprime hasta la presión del calentador de agua de alimentación (estado 2) y se envía al calentador de agua de alimentación donde se mezcla con el vapor extraído de la turbina. La fracción del vapor extraído es tal que la mezcla sale del calentador como un líquido saturado a la presión del calentador (estado 3). Una segunda bomba eleva la presión del agua hasta la presión de la caldera (estado 4). El ciclo concluye con el calentamiento del agua en la caldera hasta el estado de entrada de la turbina (estado 5)

 Que hacen los dispositivos que constituyen el ciclo

Caldera: Las calderas de vapor son unos aparatos en los que se hace hervir agua para producir vapor.

Turbina: Tiene como función ejercer trabajo sobre los álabes que están unidos al eje. En consecuencia, el eje rota y la turbina produce trabajo.

Condensador: su misión principal es condensar el vapor que proviene del escape de la turbina de vapor en condiciones próximas a la saturación y evacuar el calor de condensación (calor latente) al exterior mediante un fluido de intercambio (aire o agua)

Bomba: Una bomba de calor es una máquina térmica que permite transferir energía en forma de calor de un ambiente a otro, según se requiera

 Que particularidad tiene cada equipo si las tiene

La particularidad de este ciclo es la regeneración, debido a que esta no sólo mejora la mejora la eficiencia de este, sino que

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