1. OBJ 5
Un ciclo Brayton tiene aire que entra al compresor a 27 °C y 100 kPa. La relación de
presión es 10 y la máxima temperatura permisible es 1350 K. Las eficiencias del
compresor y la turbina son 85% y existe una caída de presión entre la descarga del
compresor y la entrada de la turbina de 27 kPa. Haga el diagrama T-s y determine:
a) La presión y la temperatura en cada estado del ciclo.
b) El trabajo del compresor, de la turbina y la eficiencia del ciclo porkg de aire-
Solución:
Turbina de gas que funciona según un ciclo Brayton abierto
Diagrama T-s

2. Modelo. Corriente estacionaria, ciclo de aire estándar, Los cambios de energía cinética y potencial
son insignificantes, capacidad térmica especifica variable.
Datos:
Relación de presión , la eficiencia del compresor y la turbina
Estado 1 Estado 2 Estado 3 Estado 4
Entrada del compresor Salida del compresor Entrada de la turbina Salida de la turbina
Debido a la caída de
presión
Debido a que las tablas se encuentran expresadas en temperaturas absolutas convertimos y
en una temperatura absoluta.
Análisis:El compresor y la turbina son irreversibles. Se procede a obtener valores idealizados
suponiendo el aire como gas ideal.
El estado a la salida del compresor puede determinarse a partir de la relación de isentropícas. Para
un estado de entrada dado, a partir de las tablas de aire:
y
La presión relativa a la salida del compresor es:
Los valores de la temperatura y la entalpia en el estado 2 se aproximan interpolando el valor de
en las tablas. Se obtiene que:

3. Los valores de la presión relativa y la entalpia en el estado 3 se aproximan aplicando punto medio
del valor de en las tablas con los valores de (1340 °C y 1360°C), obteniendo:
Debido a la caída de presión entre la descarga del compresor y la entrada de la turbina:
La presión relativa a la salida de la turbina es:
Los valores de la temperatura y la entalpia en el estado 4 se aproximan interpolando el valor de
en las tablas. Se obtiene que:

4.  El trabajo del compresor, de la turbina y la eficiencia del ciclo (idealmente):
Los datos anteriores de y son idealizados, procedemos a calcular los valores irreversibles.
 Para el compresor, en ausencia de efectos de las energías cinética y potencial.
Como , la entalpía real a la salida del compresor es:
La temperatura a la salida del compresor, se obtiene interpolando con :
Las irreversibilidades en el interior del compresor dan como resultado un aumento de
temperatura de sobre la correspondiente a la compresión isentropíca.

5.  Para la turbina, en ausencia de efectos de las energías cinética y potencial.
, la entalpía real a la salida de la turbina es:
La temperatura a la salida de la turbina, se obtiene interpolando con :
Las irreversibilidades en el interior de la turbina dan como resultado un aumento de temperatura
de sobre la correspondiente a la expansión isentropíca.
a) La presión y la temperatura en cada estado del ciclo:
Estado 1 Estado 2 Estado 3 Estado 4
Entrada del compresor Salida del compresor Entrada de la turbina Salida de la turbina

6. b) El trabajo del compresor, de la turbina y la eficiencia del ciclo (Reales):