Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CICLOS DE POTENCIA DE GAS
Proceso 4-5 (expansión isentrópica de un gas ideal en una turbina): sin
tomar en cuenta los cambios de la energía cinética en el compresor y la turbina,
y suponiendo que el trabajo de ésta será igual al trabajo del compresor,
encontramos que la temperatura y la presión a la salida de la turbina son
h 3 h 2 h 4 h 5
c p 1T 3 T 2 2 c p 1T 4 T 5 2
T 5 T 4 T 3 T 2 2 460 927 480 2 013 R
P 5 P 4 a T 5
b
T 4
k >1k 1 2
180 psia 2 a 2 013 R
2 460 R b 1. 4 >11. 4 1 2
39.7 psia
w comp,entrada w turb,salida
b) Para encontrar la velocidad en la salida de la tobera, primero se necesita
determinar la temperatura de salida de la tobera y después aplicar la ecuación
de energía de flujo estacionario.
Proceso 5-6 (expansión isentrópica de un gas ideal en una tobera):
T 6 T 5 a P 1k 12>k 6
b 12 013 R 2a 5 psia 11. 4 12>1. 4
P 5 39.7 psi a b 1 114 R
0
h 6 V 6
2
2 h 5 V 5
2
2
¡
0 c p 1T 6 T 5 2 V 2
6
2
V 6 22 c p 1T 5 T 6 2
B
2 10.240 Btu >lb m # R 2312 013 1 114 2 R 4 a
25 037 pies 2 >s 2
1 Btu>lbm b
3 288 pies/s
c) La eficiencia de propulsión de un turborreactor es la relación entre la
potencia de propulsión desarrollada W . P y la razón de transferencia de calor
total hacia el fluido de trabajo:
W # P m # 1V salida V entrada 2V avión
1 Btu>lbm
1100 lbm>s2313 288 8502 pies>s4 1850 pies>s2 a
25 037 pies 2 >s b 2
8 276 Btu>s 1u 11 707 hp2
Q # entrada m # 1h 4 h 3 2 m # c p 1T 4 T 3 2
1100 lbm>s2 10.240 Btu>lbm # R2312 460 9272 R4
36 794 Btu>s
h P
W# P
Q # 8 276 Btu>s
entrada
36 794 Btu>s 22.5%
Es decir, 22.5 por ciento de la entrada de energía se usa para impulsar el
avión y para superar la fuerza de arrastre ejercida por el aire atmosférico.