Gasa bidezko Potentzia- Zikloak

Edukia: Aire-ziklo estandarra Gas-turbina motorra Brayton-en ziklo sinple teorikoa Brayton-en ziklo sinple erreala Brayton-en zikloa birsorketarekin Aplikazioak: Ziko konbinatua Kogenerazioa Turboerreaktore motorra B.E.M. alternatiboak Otto zikloa Diesel zikloa

Gasaren bidezko potentzia-zikloak Gasa erabiltzen dute lan-sustantzia gisa Ziklo irekiak dira (barne-errekuntza motoreetan burutzen dira) Analisia sinplifikatzeko  aire-ziklo estandarra: Sustantzia airea da ziklo osoan Gas ideala eta cp= kte Prozesu guztiak itzulgarriak Barne-errekuntza prozesua = ingurunetik sistemara bero-sarrera isobarikoa Gasen ihesa eta karga-berritzea = sistematik kanpo-ingurunera bero irteera, airea berriro ere hasierako baldintzetara itzuliz

Brayton-en ziklo teorikoa Gas-turbina motako motorra Brayton-en ziklo teorikoa q1 erregaia 3 3 T s E.G. P = kte 2 K T 2 4 P = kte 1 4 1 airea q2

Gas-turbina motorraren energia analisia Turbina adiabatikoa: wT = h3 – h4 = cP (T3-T4) = cPT3 (1 – 1 / (-1)/) Konpresore adiabatikoa: | wK | = h2 – h1 = cP (T2-T1) = cPT1 ((-1)/ - 1) Errekuntza-ganbara: q1 = h3 – h2 = cP (T3-T2) erregaia q1 w = (wT – l wK l) = [cP (T3-T4) – cP (T2-T1) ] = = cP [T3 (1 – 1 / (-1)/) - T1 ((-1)/ - 1)] = = cP T1( θ - (-1)/ ) ((-1)/ - 1) / ((-1)/) 3 E.G. w 2 K T 1  = P2 / P1 = P3 / P4 4 airea Θ = T3 / T1 T3 / T4 = T2 / T1 = (-1)/ q2

Brayton-en ziklo teorikoaren etekina = w  q1 = (wST – l wSK l) / q1 = [cP (T3-T4) – cP (T2-T1) ] / cP (T3-T2) = = [T3 (1 – 1 / (-1)/) - T1 ((-1)/ - 1) ] / (θT1 – T1 (-1)/ ) = = [T1 ( θ- (-1)/) ((-1)/ - 1) ] / [((-1)/) xT1 (θ - (-1)/ ) ] = = 1- 1 / (-1)/ η β 12 -16

Brayton-en ziklo erreala 3 T s ηST < 1 ηSK < 1 2 2´ 4 4´ 1

Brayton-en ziklo errealaren etekina = w  q1 = (wT – l wK l) / q1 = [cP (T3-T4) ηST – cP (T2-T1) 1/ ηSK ] / cP (T3-T2) = = [T3 (1 – 1 / (-1)/) ηST - T1 ((-1)/ - 1) 1/ ηSK ] / (θT1 – T1 (-1)/ ) = = [T1 ( θ ηST ηSK - (-1)/) ((-1)/ - 1) ] / ηSK [((-1)/) xT1 (θ - (-1)/ ) ] = ( θ ηST ηSK - (-1)/) ((-1)/ - 1) / ηSK (-1)/) (θ - (-1)/ ) η ηteorikoa θ ηST ηSK = (-1)/ ηerreala θ = T3 / T1 β = 1 < θ θ < θ β

Gas-Turbina motorra 3 E.G. 2 K T 1 4 airea

Ardatz bikoitzeko gas-turbina Gas-sorgailua 3 4 Potentzia-turbina E.G. 2 K T T 1 5

Brayton-en zikloa birsorketarekin 1 2 4 3 Erregaia K Airea Birsorgailua 6 T E.G. 5 T 4 3 2 5 6 1 s birsorketa

Brayton-en zikloa birsorketarekin birsorketarekin = 1- (T1 / T3) (-1)/ birsorketarekin ziklo sinplea β

Ziklo konbinatua wL.T. wG.T. K LT GT Ihesako gasen T  Erregaia Ihes-gasak C.C. wG.T. wL.T. K GT LT erregaia Errekuperazio galdara Aire Ihesako gasen T  Gehiegizko aire  errekari gisa errekuperazio galdaran Lurruna sortu lurrun-zikloan erabiltzeko η = ( w G.T.+ w L.T. ) / ( q E.G. + q E.G. )

Kogenerazioa errekuperazio- galdara erregailua erregaia ura ur-lurrina

Gas turbina, konpresioa etapatan eta bitarteko errefrigerazioarekin eta pos-errekuntzarekin

Erreaktore motorra c Ihes-gasak Ihes-tobera Difusorea airea K T Konpresorea Errekuntza -ganbara Turbina Tobera 1 2 3 4 5 6 c Ihes-gasak Ihes-tobera Difusorea airea K T E.G.

Propultsio etekina

TURBO-HELIZEA TURBORREAKTOREA TURBO-FAN

B.E.M. alternatiboak Espeka-ardatza Sarrera-balbula Ihes-balbula Bujia Ihesa Sarrera Olioa Karterra Birabarkia Errekuntza-ganbara Ibiltartea Ihes-balbula Biela Errefrigerazio atorra Espeka-ardatza

B.E.M. alternatiboen zikloak (4 aldiko motorra)

Errekuntza-ganbararen bolumena (VEG) GPG Bolumen totala (VT) BPG Konpresio-erlazioa = r = VT / VEG Desplazamendua = VD = VT - VEG = L· πd2/4 Zilindrada = z ·VD

Ziklo erreala eta ideala Ziklo teorikoa (Otto zikloa)

B.E.M. alternatiboen zikloak (2 aldiko motorra)

E.P.Motorra: Otto zikloa

K.P.Motorra: Diesel zikloa P = kte v = kte Mozketa-erlazioa:

Otto zikloa: Diesel zikloa:

Adibidea Otto ziklo baten konpresio-ibiltartearen hasieran airea 95 kPa eta 22 C-tan dago, eta zilindroaren bolumena 5600 cm3-koa da. Konpresioa-erlazioa 9 da eta bero-jasotze prosezuan zeharreko bero-trukea 8.6 kJ-koa da. Kalkula bitez: (a) Konpresio eta bero-sartze prozesuen amaierako egoeren tenperatura eta presioa (b) Zikloaren etekin termikoa

r = V1 / V2 = V4 / V3 = 9 Q23 = 8.6 kJ T1 = 295 K P1 = 95 kPa

Aire masa kalkulatu: 1-2 prozesua konpresio isentropikoa da:

T3 kalkulatzeko, 1. printzipioa aplikatu:

Etekina: Edota:

Adibidea Diesel motako aire-ziklo estandar baten konpresio-erlazioa 15da. Konpresioaren hasierako presioa eta tenperatura 100 kPa eta 17 ºC dira. Baldin eta zikloaren tenperatura maximoa 2250 K bada, kalkula bitez: 1. Mozketa-erlazioa 2. Etekina

q1 = q23 q2 = q41