Qué es el ejemplo: Eficiencia de turbina isentrópica – Definición

Calcule el trabajo realizado por esta turbina y calcule la temperatura real a la salida de la turbina, cuando la eficiencia de la turbina isentrópica sea ηT = 0.91 (91%). Ingenieria termal

Ejemplo: eficiencia de turbina isentrópica

Expansión isentrópica versus adiabática
El proceso isentrópico es un caso especial de procesos adiabáticos. Es un proceso adiabático reversible. Un proceso isentrópico también se puede llamar un proceso de entropía constante.

Suponga una expansión isentrópica de helio (3 → 4) en una turbina de gas. En estas turbinas, la etapa de alta presión recibe gas (punto 3 en la figura; p 3 = 6.7 MPa ; T 3 = 1190 K (917 ° C)) de un intercambiador de calor y lo expulsa a otro intercambiador de calor, donde la presión de salida es p 4 = 2.78 MPa (punto 4) La temperatura (para el proceso isentrópico) del gas a la salida de la turbina es T 4s = 839 K (566 ° C).

Calcule el trabajo realizado por esta turbina y calcule la temperatura real a la salida de la turbina, cuando la eficiencia de la turbina isentrópica sea η T = 0.91 (91%) .

Solución:

A partir de la primera ley de la termodinámica, el trabajo realizado por la turbina en un proceso isentrópico se puede calcular a partir de:

T = h 3 – h 4s     → W Ts = p (T 3 – T 4s )

Según la Ley del Gas Ideal, sabemos que el calor específico molar de un gas ideal monoatómico es:

v = 3 / 2R = 12.5 J / mol K y C p = C v + R = 5 / 2R = 20.8 J / mol K

Transferimos las capacidades de calor específicas en unidades de J / kg K a través de:

p = C p . 1 / M (peso molar de helio) = 20.8 x 4.10 -3 = 5200 J / kg K

El trabajo realizado por la turbina de gas en el proceso isentrópico es entonces:

T, s = c p (T 3 – T 4s ) = 5200 x (1190 – 839) = 1.825 MJ / kg

El trabajo real realizado por la turbina de gas en el proceso adiabático es entonces:
T, real = c p (T 3 – T 4s ). η T = 5200 x (1190 – 839) x 0.91 = 1.661 MJ / kg

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