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El ejemplo de proceso isentrópico – Definición

Ejemplo de proceso isentrópico. Suponga una expansión isentrópica de helio (3 → 4) en una turbina de gas. Use la ley de gases ideal para calcular la temperatura de salida. Ingenieria termal

Ejemplo: expansión isentrópica en turbina de gas

Diagrama PV - proceso isentrópico
Diagrama PV de una expansión isentrópica de helio (3 → 4) en una turbina de gas.

Suponga una expansión isentrópica de helio ( 3 → 4 ) en una turbina de gas . Como el helio se comporta casi como un gas ideal , use la ley del gas ideal para calcular la temperatura de salida del gas ( 4, es ). En estas turbinas, la etapa de alta presión recibe gas (punto 3 en la figura; p 3 = 6.7 MPa ; 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) .

Solución:

La temperatura de salida del gas, T 4, se puede calcular utilizando p, V, T Relación para el proceso isentrópico (proceso adiabático reversible):

Relación p, V, T - proceso isentrópico

En esta ecuación, el factor para helio es igual a κ = c p / c v = 1.66 . De la ecuación anterior se deduce que la temperatura de salida del gas, 4 , es:

proceso isentrópico - ejemplo

Proceso isentrópico - características
Tabla de características principales

Ver también: Primera ley de la termodinámica.

Ver también: Ley del gas ideal

Ver también: Qué es la entalpía

Ejemplo: expansión isentrópica en turbina de gas

primera ley - ejemplo - ciclo de brayton
El ciclo ideal de Brayton consiste en cuatro procesos termodinámicos. Dos procesos isentrópicos y dos procesos isobáricos.

Supongamos el  ciclo Brayton ideal  que describe el funcionamiento de un  motor de calor a presión constante  . Los modernos  motores de turbina de gas y los motores de  inyección de aire  también siguen el ciclo de Brayton.

El ciclo ideal de Brayton consiste en cuatro procesos termodinámicos. Dos procesos isentrópicos y dos procesos isobáricos.

  1. Compresión isentrópica  : el aire ambiente ingresa al compresor, donde se presuriza (1 → 2). El trabajo requerido para el compresor viene dado por  C  = H 2  – H 1 .
  2. adición de calor isobárico  : el aire comprimido pasa a través de una cámara de combustión, donde se quema el combustible y se calienta el aire u otro medio (2 → 3). Es un proceso de presión constante, ya que la cámara está abierta para fluir hacia adentro y hacia afuera. El calor neto agregado viene dado por  add  = H  – H 2
  3. Expansión isentrópica  : el aire calentado y presurizado se expande en la turbina y entrega su energía. El trabajo realizado por la turbina viene dado por  T  = H 4  – H 3
  4. rechazo de calor isobárico  : el calor residual debe rechazarse para cerrar el ciclo. El calor neto rechazado viene dado por  re  = H  – H 1

Como se puede ver, podemos describir y calcular (por ejemplo, eficiencia térmica ) tales ciclos (de manera similar para el  ciclo de Rankine ) usando  entalpías .

Ver también: Eficiencia térmica del ciclo de Brayton

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Este artículo se basa en la traducción automática del artículo original en inglés. Para más información vea el artículo en inglés. Puedes ayudarnos. Si desea corregir la traducción, envíela a: translations@nuclear-power.com o complete el formulario de traducción en línea. Agradecemos su ayuda, actualizaremos la traducción lo antes posible. Gracias.