Análisis Exergético de una turbina a gas

1. Análisis
Exergético
TURBINA A GAS
POR: EDUARDO LOPEZ

2. TURBINA

3. DATOS
PASOS P(bar)
𝑻 𝒓 [K] 𝒎
[kg/s]
𝒉 𝒓
[KJ/kg]
𝒗
[m3/kg]
1. ENTRADA AL
COMPRESOR
1.0 307.05 23.8 307.28 1.043
1. SALIDA DEL
COMPRESOR
(ENTRADA A LA
CAMARA DE
COMBUSTION)
9.3 605.25 23.8 612.54 0.5283
1. SALIDA DE LA
CAMARA DE
COMBUSTION
(ENTRADA A LA
TURBINA)
9 1124.65 24.4 1189.69 0.3663
1. SALIDA DE LA
TURBINA
1 788.55 24.4 809.40 2.681

4. Proceso de 1-2 Compresión
de Aire Adiabática
𝑊𝑐 = 𝑚 ℎ2 − ℎ1
𝑊𝑐 = 23.8 612.54 − 307.28
𝑊𝑐 = 7265.2 𝑘𝑊

5. Proceso de 3-4 expansión
Adiabática en Turbina
𝑊𝑡 = 𝑚 ℎ3𝑟 − ℎ4
𝑊𝑡 = 24.4 1189.69 − 809.40
𝑊𝑡 = 9279.08 𝑘𝑊

6. Proceso de 2-3 Calor
generado por la Combustión
𝑄1 = 𝑚 𝑎𝑖𝑟𝑒 + 𝑚 𝑐𝑜𝑚𝑏. ℎ3 − ℎ2
𝑄1 = 24.4 1189.69 − 809.40
𝑄1 = 9050.9 𝑘𝑊

7. Calor expulsado en los gases
de combustión
𝑄2 = 𝑚 𝑎𝑖𝑟𝑒 + 𝑚 𝑐𝑜𝑚𝑏. ℎ4 − ℎ1
𝑄2 = (24.4)(612.54 − 307.28)
𝑄2 = 7448.34 𝑘𝑊

8. Exergías

9. Exergías multiplicadas por el
flujo másico
Puntos kW
1 0
2 6867.39
3 16071.89
4 5121.56

10. Exergía del calor Absorbido
𝐸𝑥𝑄1 = 𝐸𝑥3 − 𝐸𝑥2
= 16071.89 − 5121.56
𝐸𝑥𝑄1 = 10950.33 𝑘𝑊

11. Flujo de Exergía que
abandona el sistema
𝐸𝑥𝑄2 = 𝐸𝑥2 − 𝐸𝑥1
= 5121.56 − 0
𝐸𝑥𝑄2 = 5121.56 𝑘𝑊

12. Perdidas de Exergía
Turbina
𝑃𝑒𝑟. 𝐸𝑥𝑇 = 𝐸𝑥3 − 𝐸𝑥4 − 𝑊𝑡
𝑃𝑒𝑟. 𝐸𝑥𝑇 = 16071.8 − 5121.56 − 9279.08
= 1671.16 𝑘𝑊

13. Perdidas de Exergía
Compresor
𝑃𝑒𝑟. 𝐸𝑥𝐶 = 𝐸𝑥1 − 𝐸𝑥2 − 𝑊𝑐
𝑃𝑒𝑟. 𝐸𝑥𝐶 = 0 − 6867.39 − −7265.2
= 397.81 𝑘𝑊

14. Trabajo Útil y Eficiencia del
ciclo
𝑊𝑢 = 𝑊𝑡 − 𝑊𝑐 = 9279.08 − 7265.2
= 2013.88 𝑘𝑊
𝐸𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜 =
𝑊𝑢
𝑄1
=
2013.88
14082.46
= 0.143

15. Rendimiento Energético
𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔é𝑡𝑖𝑐𝑜 =
𝑊𝑢
𝑄2
=
2013.88
7448.34
= 0.27

16. Referencia Bibliografica
 Turbinas a Gas, Pedro Díaz
 Tratado Moderno de Termodinámica
 Termodinámica, Cengel