6 Turbo Reactores

 

TURBOMAQUINAS TERMICAS  MEC 294

U. A. G. R. M.

Santa Cruz - 2021 J. Augusto Valdivia Méndez

 

1

 

2

J. Augusto Valdivia Méndez

 

5. TURBO REACTORES 

J. Augusto Valdivia Méndez  

3

J. Augusto Valdivia Méndez  

4

5

J. Augusto Valdivia Méndez  

 APLICACIÓN A LA ECUACION DE LA ENERGÍA En el análisis de las plantas motrices de turbinas a gas, es sumamente útil estudiar los procesos componentes aplicando la ecuación general de la energía, como un medio de simplificar la expresión de dichos procesos. Podemos suponer que los procesos, que se realizan en un motor de turbina a gas, el flujo del fluido de trabajo es continuo, responde a condiciones de flujo estacionario, o sea un sistema fluido cuyas propiedades no varían con el tiempo (en un punto dado la presión, el volumen especifico, temperatura, entalpia, entropía, velocidad, etc) no varían en el tiempo, y en consecuencia el caudal masico será constante en la sección considerada. J. Augusto Valdivia Méndez

 

6

J. Augusto Valdivia Méndez  

En realidad, el flujo estacionario como lo hemos definido, es una idealización difícil de obtener, sino imposible, sin embargo en la práctica un número de procesos reales en las turbinas se aproximan mucho a estas condiciones, entre estos procesos están los flujos a través de compresores, combustores, turbinas, hélices o ventiladores. Para un sistema de flujo estacionario, la ecuación general de la energía, es el balance de todas las energías involucradas en el sistema, con un fluido único en evolución (gas), despreciando la energía potencial debido a su peso (relacionado con un nivel de referencia) y otras formas de energía (eléctricas, químicas, etc.) que son despreciables desde un punto de vista funcional y que se puede plantear por unidad de caudal masico:

J. Augusto Valdivia Méndez  

ECUACION DE LA ENERGÍA

 U

= Energía interna debida a la temperatura.

 P V = Energía de flujo (presión y volumen). V²/ 2g = Energía cinética debido a su velocidad.  Q  W

= Energía Calórica que ingresa al sistema = Trabajo Trabajo Mecánico entrega entregado. do.

J. Augusto Valdivia Méndez

7

8  

Por definición:  

 A las dos últimos términos se los conoce como la ecuación de la energía para fluido estacionario.

J. Augusto Valdivia Méndez  

La ecuación 1 representa la energía asociada con la unidad de peso del fluido, que circula en la unidad de tiempo. En ausencia de trabajo (W) la ecuación se transforma:  

9

J. Augusto Valdivia Méndez  

10

J. Augusto Valdivia Méndez  

11

J. Augusto Valdivia Méndez

 

 ANALISIS DE LOS PROCES PROCESOS  OS 

a = Entrada al Difusor Difusor.. 1 = Entrada al Compresor Compresor.. 2 = Entrada a la Cámara de Combustión 3 = Entrada a la turbina. 4 = Salida de la turbina (entrada al escape) 4’ = Entrada a la tobera. J. = Salida de la Tobera. Va = Velocida Velocidad d de aire de entrada Vj. = Velocidad Velocidad de Chorro

J. Augusto Valdivia Méndez  

13

J. Augusto Valdivia Méndez  

14

J. Augusto Valdivia Méndez  

Difusor de Entrada  

Compresión ht 1 + Wc = ht 22   Wc = ht 2  2    - ht 1

Combustión ht 22    + Q = ht 3 ht 2  2 

Q = ht 3  -

Turbina ht 3  = ht 4  + Wt ht 4 

Tobera

Wt = ht3  -

15

J. Augusto Valdivia Méndez  

 ANALISIS DEL RENDIMIENT RENDIMIENTO O DEL CICLO   We = (ht3 - ht j j)

Wc = (ht2 - hta)

Wt = Wc  2 ht 3 - ht 4 = ht 2     - ht 1

El Trabajo Trabajo Util  Wu = We - Wc  

Wu = (ht3 - h j) - (ht2 - hta)

16

J. Augusto Valdivia Méndez  

El Trabajo Util 

 

Qs = ht3 – ht2

Rendimiento

 

3 - ht j  j) - (ht2 - hta) (ht ɳ   = 2gJ (ht 3 - ht 2  2 ) 

17

J. Augusto Valdivia Méndez

 

Etapas de la Turbina

18

J. Augusto Valdivia Méndez  

19

J. Augusto Valdivia Méndez  

20

J. Augusto Valdivia Méndez  

CICLO DE POST COMBUSTION  La postcombustión, consiste en quemar una cantidad de combustible a la salida de la turbina, antes de la tobera.

El ciclo se desarrolla con el incremento de la temperatura de los gases, siendo Ta’ del orden de 1500ºC, perfectamente admisible ya que la soportantemperatura las paredes con TBC y no los álabes móviles.

21

J. Augusto Valdivia Méndez  

La inyección de combustible en la tobera se puede regular para proporcionar un reparto heterogéneo de las temperaturas más elevadas en la parte central.

La velocidad de salida aumenta considerablemente, como el empuje, pero el rendimiento de propulsión y el rendimiento térmico disminuyen, siendo mucho mayor el consumo de combustible.

22

J. Augusto Valdivia Méndez  

23

J. Augusto Valdivia Méndez  

J. Augusto Valdivia Méndez  

 

25

J. Augusto Valdivia Méndez  

 

26

J. Augusto Valdivia Méndez  

27

J. Augusto Valdivia Méndez  

28

J. Augusto Valdivia Méndez  

29

J. Augusto Valdivia Méndez  

30

J. Augusto Valdivia Méndez  

31

J. Augusto Valdivia Méndez  

32

J. Augusto Valdivia Méndez  

33

J. Augusto Valdivia Méndez  

 

34

J. Augusto Valdivia Méndez  

J. Augusto Valdivia Méndez  

 

36

J. Augusto Valdivia Méndez  

37

J. Augusto Valdivia Méndez  

38

J. Augusto Valdivia Méndez  

 

39

J. Augusto Valdivia Méndez

 

  N

J. Augusto Valdivia Méndez  

41