Práctica 9 PDF

Preview

Summary

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓNFACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICALABORATORIO DE TERMODINÁMICA DE GASES Y VAPORESPRÁCTICA 9: Ciclo Brayton IdealNombre: Arturo Alejandro Urbina ArriozolaCarrera: Ingeniero Mecánico Electricista (IME)Matrícula: 1802935Docente: Jaime Isaac Villarreal Villanue...

Description

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA LABORATORIO DE TERMODINÁMICA DE GASES Y VAPORES PRÁCTICA 9: Ciclo Brayton Ideal

Nombre: Arturo Alejandro Urbina Arriozola Carrera: Ingeniero Mecánico Electricista (IME) Matrícula: 1802935 Docente: Jaime Isaac Villarreal Villanueva Hora: Viernes M3

Semestre AGOSTO-ENERO 2020-2021

San Nicolás de los Garza, N.L. 20 de Noviembre del 2020

Práctica No. 9 Ciclo Brayton Ideal Elementos de competencia: Analizar la relación de presión y eficiencia isoentrópica de compresor en el ciclo Brayton ideal mediante simulación con software, identificando los procesos que lo conforma y determinando la potencia neta de salida Evidencia de aprendizaje: Completar la práctica con los ejercicios propuestos.

Criterios de desempeño:

Revisión bibliográfica Desarrollo de la práctica (Observaciones, cálculos, gráficas) Conclusiones Bibliografía Limpieza y claridad en la presentación TOTAL

Ponderaci ón 20 % 30% 30% 10% 10% 100%

Actividades de aprendizaje: Mediante el apoyo de software, construya un modelo que le permita evaluar el desempeño de un ciclo Brayton ideal.

Instrucciones: responda y complete las siguientes preguntas

1. Dibuje los elementos que conforman el ciclo Brayton ideal.

Obtenido

Figura 1. Ciclo Brayton ideal 2. Dibuje los procesos del ciclo Brayton ideal en los diagrama P-V y T-S, numerando cada uno de los estados.

3. Complete la siguiente tabla, relacionando el proceso con la opción que se encuentra en la parte superior de cada columna. Entra calor/ Compresión/ Sale calor/ Expansión Proce El calor es so cero Compresión El calor es cero 1-2 Entrada de calor 2-3 Expansión El calor es cero 3-4 Salida de calor 4-1

P=constante. V=constante. S=constante. S=constante P=constante S=constante P=constante

4. Defina que es la relación de presión rp y cómo influye en la eficiencia del ciclo. La relación de presión es igual al cociente entre la presión al final del proceso de compresión y al inicio de él; Para valores fijos de Tmin y Tmax, el trabajo neto del ciclo Brayton aumenta primero con la relación de presión, después alcanza un máximo a rp y disminuye al final.

5. Como se define la relación del trabajo de retroceso rbw.

recibe el nombre de relación del trabajo de retroceso o relación de acoplamiento turbina–compresor.

Desarrollo de la práctica:

Funcionamiento de un ciclo Brayton Ideal con aire como fluido de trabajo.

1. A partir de los elementos básicos, diseñe un ciclo Brayton ideal usando el análisis de ciclo abierto con el software Cyclepad, como se observa en la siguiente figura.

Figura 2. Esquema de un ciclo Brayton ideal

2. En el modo de análisis utilice los siguientes procesos en cada uno de los elementos del ciclo. Compresor. Calentad Turbina. or Adiabático Adiabátic o Isobárico Isoentrópico Isoentrópi co PR =8

Enfriador

Isobárico

3. Asignar los siguientes valores a las propiedades de los estados termodinámicos. S1 S3 aire T= 27C P= 100 T= 1027 C kPa m= 1 kg/s

4. Checar que todos los estados estén definidos, de lo contrario revisar información faltante en algún estado.

5. Incluya el diagrama TS que puede obtener de la información que exporte del menú “Cycle”, después “Cycle TS diagram”.

Diagrama TS para el ciclo Brayton. 6. En la pestaña “Cycle” seleccione “Cycle Properties” y obtenga los valores: Valor Wneto Eficiencia térmica

7. Realizar

un

análisis

de

Unidades

340

kW

48.80

sensibilidad

observando

%

el

comportamiento de la eficiencia térmica vs la relación de presión. En la barra de herramientas seleccionar “Tools” y después “Sensitivity” como se observa en la siguiente figura (utilice incrementos de 1).

Figura 3. Formulación de análisis de sensibilidad para rp de 8 a 20 8. Realice el gráfico que relaciona la eficiencia térmica con la relación de presión, exporte los datos y anexe una tabla.

r

8

1 0

1 2

1 4

1 6

1 8

2 0

45%

48%

51%

53%

55%

56%

57%

P

Eficiencia térmica

9. Determine el trabajo neto y la eficiencia del ciclo al cambiar los procesos isoentrópicos a procesos reales en el compresor y en la turbina de acuerdo a la tabla siguiente. CompresorCalentadorTurbinaEnfriador

no isoentrópico. adiabático no isotérmico s=85% PR=8

Isobárico.

no isoentrópico. adiabático no isotérmico s=85%

Isobárico.

Trabajo neto= 572.4 kW Eficiencia del ciclo= 79.96%

Conclusiones: En esta práctica pude ver gráficamente el comportamiento que tiene el ciclo Brayton ideal y fue interesante la forma en que se comporta a la hora de utilizar los datos o medidas requeridas para su construcción. Fue una práctica sencilla de simular.

Bibliografía: Texto: Termodinámica 9° edición Autores: Yunus A. Cengel, Michael A. Boles...