Taller #1 de Conversión de energía
Tema 1: Ciclo Brayton.
1. Un ciclo Brayton ideal opera con una relación de presiones de (3+n). El aire
entra al compresor a 100 kPa y 27 °C, y la temperatura máxima del ciclo es de
950 °C.
a. Determine la eficiencia térmica del ciclo.
b. Calcula el trabajo neto por unidad de masa de aire.
2. Un ciclo Brayton regenerativo ideal opera con una relación de presiones de
(2.5+n). El aire entra al compresor a 100 kPa y 290 K, y la temperatura máxima
a la salida de la cámara de combustión es de 1500 K. Suponiendo una
eficiencia isentrópica de 75 por ciento para el compresor y de (80+n) por ciento
para la turbina y la efectividad del regenerador es de 75%.
a. La temperatura del aire a la salida de la turbina
b. Calcule el trabajo neto
c. Calcule la eficiencia térmica del ciclo regenerativo.
d. Calcule también la eficiencia térmica de un ciclo Brayton simple bajo las
mismas condiciones, sin regeneración, y compárelas.
Tema 2: Combustión
3. Calcule el PCS y el PCI del butano.
4. Se quema de metanol líquido con (100+2*n)% de aire teórico en una cámara
de combustión adiabática a presión constante. Los reactivos entran a 25 °C y 1
atm. Estime la temperatura de flama adiabática.
5. Se quema octano líquido (C8H18) en el motor de un automóvil con (150+4*n)
por ciento de exceso de aire. El aire entra al motor a 1 atm y 25 °C. El
combustible líquido a 25 °C se mezcla con este aire antes de la combustión.
Los productos de la combustión salen del sistema de escape a 1 atm y
(77+2*n) °C. ¿Cuál es la cantidad máxima de trabajo, en kJ/kg de combustible,
que este motor puede producir? ¿Cuáles son las fracciones molares y
gravimétricas de los productos?