Grupo N°7

Ciclo de Turbina de Gas con Regeneración

Una planta de potencia utiliza una turbina de gas regenerativa. La potencia neta desarrollada es de 10 MW. Diseñe un ciclo Brayton con regeneración que proporcione dicha potencia. La turbina trabaja con dos etapas de expansión con calentamiento intermedio. Utilice gas natural en la cámara de combustión.

1. Optimizar el rendimiento térmico del ciclo en función de las variables asumidas.2. Analizar la influencia sobre la potencia neta y sobre el rendimiento térmico que

tienen tanto, la temperatura de la fuente fría como la temperatura máxima del ciclo.

3. Determinar la irreversibilidad y el rendimiento exergético para la condición de funcionamiento del ciclo óptima.

4. Determinar las emisiones de dióxido de carbono en función de los kW-h generados.

Consideraciones:a) Temperatura ambiente de diseño 25°Cb) Todos los equipos son reales, por lo tanto deberá asumir para cada uno su

rendimiento con respecto al ideal.c) Tenga en cuenta las limitaciones tecnológicas en el momento de elegir

temperaturas máximas para el ciclo.

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Este grafico esta hecho con rp= 3.333 con la optimización elegida

5,5 6,0 6,5 7,0

0

500

1000

0

500

1000

s [kJ/kg-K]

T [

°C]

100

kPa

333

,3 k

Pa

100

0 kP

a Air

1

2

3

4

5

6

7

8

9

102S4S

7S 9S

Variables in Main

epsilon_reg=0,79

Eta_c=0,75

Eta_carnot=0,7829

Eta_Exerget=0,537

Eta_reg=0,85

Eta_T=0,82

Eta_Total=0,4204

h[1]=298,6 [kJ/kg]

H[2]=462,4 [kJ/kg]

H[3]=298,6 [kJ/kg]

H[4]=462,4 [kJ/kg]

Página 2 de 27

H[5]=995 [kJ/kg]

H[6]=1483 [kJ/kg]

H[7]=1145 [kJ/kg]

H[8]=1483 [kJ/kg]

H[9]=1145 [kJ/kg]

H[10]=518,9 [kJ/kg]

H[12]=421,5 [kJ/kg]

H[14]=421,5 [kJ/kg]

H[17]=1071 [kJ/kg]

H[19]=1071 [kJ/kg]

I=566 [kJ/kg]

m_dot=5,369

P[1]=101,3

P[2]=337,7

P[3]=337,7

P[4]=1126

P[5]=1126

P[6]=1126

P[7]=337,7

P[8]=337,7

P[9]=101,3

P[10]=101,3

P[12]=337,7

P[14]=1126

Página 3 de 27

P[17]=337,7

P[19]=101,3

P_ratio=3,333

Q_abs=4430

S[1]=5,695 [kJ/kg-K]

S[2]=5,789 [kJ/kg-K]

S[3]=5,35 [kJ/kg-K]

S[4]=5,443 [kJ/kg-K]

S[5]=6,224 [kJ/kg-K]

S[6]=6,646 [kJ/kg-K]

S[7]=6,717 [kJ/kg-K]

S[8]=6,992 [kJ/kg-K]

S[9]=7,062 [kJ/kg-K]

S[10]=6,25 [kJ/kg-K]

S[12]=5,695 [kJ/kg-K]

S[14]=5,35 [kJ/kg-K]

S[17]=6,646 [kJ/kg-K]

S[19]=6,992 [kJ/kg-K]

T[1]=25

T[2]=187,1

T[3]=25

T[4]=187,1

T[5]=681,9

T[6]=1100

Página 4 de 27

T[7]=813,4

T[8]=1100

T[9]=813,4

T[10]=242,2

T[12]=146,8 [C]

T[14]=146,8 [C]

T[17]=749 [C]

T[19]=749 [C]

W_compresor=1760

W_neto=10000

W_turbina=3622

Página 5 de 27

Este grafico esta hecho con rp= 3.162277 (raiz de 10) original

5,5 6,0 6,5 7,0 7,5

0

500

1000

0

500

1000

s [kJ/kg-K]

T [

°C]

100

kPa 3

16,2

kPa

100

0 kP

aAir

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

2S4S

7S 9S

Variables in Main

epsilon_reg=0,79

Eta_c=0,75

Eta_carnot=0,7829

Eta_Exerget=0,537

Eta_reg=0,85

Eta_T=0,82

Eta_Total=0,4204

h[1]=298,6 [kJ/kg]

H[2]=454 [kJ/kg]

Página 6 de 27

H[3]=298,6 [kJ/kg]

H[4]=454 [kJ/kg]

H[5]=1003 [kJ/kg]

H[6]=1483 [kJ/kg]

H[7]=1158 [kJ/kg]

H[8]=1483 [kJ/kg]

H[9]=1158 [kJ/kg]

H[10]=512,5 [kJ/kg]

H[11]=298,6 [kJ/kg]

H[12]=415,2 [kJ/kg]

H[13]=298,6 [kJ/kg]

H[14]=415,2 [kJ/kg]

H[15]=1003 [kJ/kg]

H[16]=1483 [kJ/kg]

H[17]=1087 [kJ/kg]

H[18]=1483 [kJ/kg]

H[19]=1087 [kJ/kg]

H[20]=512,5 [kJ/kg]

I=542,7 [kJ/kg]

m_dot=5,438

P[1]=101,3

P[2]=320,4

P[3]=320,4

P[4]=1013

Página 7 de 27

P[5]=1013

P[6]=1013

P[7]=320,4

P[8]=320,4

P[9]=101,3

P[10]=101,3

P[11]=101,3

P[12]=320,4

P[13]=320,4

P[14]=1013

P[15]=1013

P[16]=1013

P[17]=320,4

P[18]=320,4

P[19]=101,3

P[20]=101,3

P_ratio=3,162

Q_abs=4374

S[1]=5,695 [kJ/kg-K]

S[2]=5,785 [kJ/kg-K]

S[3]=5,365 [kJ/kg-K]

S[4]=5,455 [kJ/kg-K]

S[5]=6,262 [kJ/kg-K]

S[6]=6,677 [kJ/kg-K]

Página 8 de 27

S[7]=6,744 [kJ/kg-K]

S[8]=7,007 [kJ/kg-K]

S[9]=7,074 [kJ/kg-K]

S[10]=6,237 [kJ/kg-K]

S[11]=5,695 [kJ/kg-K]

S[12]=5,695 [kJ/kg-K]

S[13]=5,365 [kJ/kg-K]

S[14]=5,365 [kJ/kg-K]

S[15]=6,262 [kJ/kg-K]

S[16]=6,677 [kJ/kg-K]

S[17]=6,677 [kJ/kg-K]

S[18]=7,007 [kJ/kg-K]

S[19]=7,007 [kJ/kg-K]

S[20]=6,237 [kJ/kg-K]

T[1]=25

T[2]=178,9

T[3]=25

T[4]=178,9

T[5]=688,9

T[6]=1100

T[7]=824,5

T[8]=1100

T[9]=824,5

T[10]=235,9

Página 9 de 27

T[11]=25

T[12]=140,6 [C]

T[13]=25

T[14]=140,6 [C]

T[15]=688,9

T[16]=1100

T[17]=762,6 [C]

T[18]=1100

T[19]=762,6 [C]

T[20]=235,9

W_compresor=1691

W_neto=10000

W_turbina=3530

Página 10 de 27

2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 64,75

5,1

5,45

5,8

6,15

6,5

Pratio

m

Página 11 de 27

2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 63750

4050

4350

4650

4950

5250

Pratio

Qab

s

Página 12 de 27

2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 60,385

0,39

0,395

0,4

0,405

0,41

0,415

0,42

0,425

Pratio

To

tal

Página 13 de 27

0,74 0,76 0,78 0,8 0,82 0,84 0,860,42

0,425

0,43

0,435

0,44

0,445

0,45

0,455

0,46

0,465

c

To

tal

Página 14 de 27

0,74 0,76 0,78 0,8 0,82 0,84 0,864175

4215

4255

4295

4335

4375

c

Qab

s

Página 15 de 27

0,74 0,76 0,78 0,8 0,82 0,84 0,865,15

5,2

5,25

5,3

5,35

5,4

5,45

c

m

Página 16 de 27

0,8 0,82 0,84 0,86 0,88 0,9 0,920,4

0,41

0,42

0,43

0,44

0,45

0,46

0,47

0,48

T

To

tal

Página 17 de 27

0,8 0,82 0,84 0,86 0,88 0,9 0,924,8

4,9

5

5,1

5,2

5,3

5,4

5,5

5,6

T

m

Página 18 de 27

0,8 0,82 0,84 0,86 0,88 0,9 0,924275

4305

4335

4365

4395

4425

T

Qab

s

Página 19 de 27

0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,854100

4320

4540

4760

4980

5200

reg

Qab

s

Página 20 de 27

0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,850,34

0,36

0,38

0,4

0,42

0,44

0,46

reg

To

tal

Página 21 de 27

-10 0 10 20 30 400,4

0,41

0,42

0,43

0,44

0,45

0,46

T[1]

To

tal

Página 22 de 27

1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350 1400 14500,38

0,4

0,42

0,44

0,46

0,48

0,5

T[6]

To

tal

Página 23 de 27

900 1000 1100 1200 1300 1400 15007000

8000

9000

10000

11000

12000

13000

14000

15000

16000

T[6]

Wn

eto

Página 24 de 27

-10 0 10 20 30 408000

8200

8400

8600

8800

9000

9200

9400

9600

9800

T[1]

Wn

eto

Página 25 de 27

1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350 1400 14504300

4350

4400

4450

4500

4550

4600

4650

4700

T[6]

Qab

s

Página 26 de 27

1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350 1400 14504,4

4,6

4,8

5

5,2

5,4

5,6

5,8

6

T[6]

m

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