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En la cámara de combustión de una turbina de gas de 15 MW, Tmax=1200 K y relación de presiones de 10, se quema queroseno (puede aproximarse por dodecano). Suponiendo rendimientos isoentrópicos del 85%, se pide:
a) Temperaturas de salida del compresor y de la turbina.
b) Flujo másico de aire necesario.
c) Poder calorífico y aire teórico del fuel (en base másica).
d) Flujo másico de fuel necesario.
Datos:

> read`../therm_chem.m`:with(therm_chem);with(therm_proc):

> su1:="C12H26":su2:="Aire":dat:=[WTG=15e6*W_,T3=1200*K_,pi[12]=10,eta=0.85];

[Ateo, Mf, PCI, PCS, eqEQ, eqMIX, eq_fit, get_hgs_data, hgs_r25, nulist, seqEBE]
[WTG = `+`(`*`(0.15e8, `*`(W_))), T3 = `+`(`*`(1200, `*`(K_))), pi[12] = 10, eta = .85]

Image

Esquema:

> dat:=op(dat),get_gas_data(su2),op(subs(g=g0,[Const])),SI2,SI1:Fdat:=get_liq_data(su1),get_gas_data(su1):

a) Temperaturas de salida del compresor y de la turbina.

> eq5_59;T2_:=subs(T1=T0,dat,solve(%,T2));eq5_60;T4_:=subs(dat,solve(%,T4));

eta = `/`(`*`(`+`(`^`(pi[12], `/`(`*`(`+`(gamma, `-`(1))), `*`(gamma))), `-`(1))), `*`(`+`(`/`(`*`(T2), `*`(T1)), `-`(1))))
`+`(`*`(603.1, `*`(K_)))
eta = `/`(`*`(`+`(1, `-`(`/`(`*`(T4), `*`(T3))))), `*`(`+`(1, `-`(`^`(`/`(1, `*`(pi[12])), `/`(`*`(`+`(gamma, `-`(1))), `*`(gamma)))))))
`+`(`*`(708.4, `*`(K_)))

b) Flujo másico de aire necesario.

> eqBE:=ma*c[p]*(T3-T4-(T2-T1))=WTG;ma_:=subs(T1=T0,T2=T2_,T4=T4_,dat,solve(%,ma));

`*`(ma, `*`(c[p], `*`(`+`(T3, `-`(T4), `-`(T2), T1)))) = WTG
`+`(`/`(`*`(84.89, `*`(kg_)), `*`(s_)))

c) Poder calorífico y aire teórico del fuel (en base másica).

> eq15_5;eq:=eq_fit(C12H26+a*O2=b*CO2+c*H2O);PCS_:=PCS(eq);PCSm_:=subs(Mf=M,Fdat,Ma=M,dat,%/Mf);PCI_:=PCI(eq);PCIm_:=subs(Mf=M,Fdat,Ma=M,dat,%/Mf);eq15_2;eqA:=Ateo(C12H26);eqAm:=A=rhs(%)*Ma/Mf;eqAm_:=subs(Mf=M,Fdat,Ma=M,dat,%);

PC = `+`(`-`(Sum(`*`(nu[i], `*`(h[i])), i = 1 .. C)))
`+`(C12H26, `*`(`/`(37, 2), `*`(O2))) = `+`(`*`(12, `*`(CO2)), `*`(13, `*`(H2O)))
`+`(`/`(`*`(0.8146e7, `*`(J_)), `*`(mol_)))
`+`(`/`(`*`(0.4791e8, `*`(J_)), `*`(kg_)))
`+`(`/`(`*`(0.7574e7, `*`(J_)), `*`(mol_)))
`+`(`/`(`*`(0.4455e8, `*`(J_)), `*`(kg_)))
A[0] = `/`(`*`(`+`(u, `*`(`/`(1, 4), `*`(v)), `-`(`*`(`/`(1, 2), `*`(w))), y)), `*`(c21))
A[0] = 88.10
A = `+`(`/`(`*`(88.10, `*`(Ma)), `*`(Mf)))
A = 15.03

d) Flujo másico de fuel necesario.

> eqBE:=mf*PCI=ma*c[p]*(T3-T2);mf_:=subs(PCI=PCIm_,ma=ma_,T2=T2_,dat,solve(%,mf));

`*`(mf, `*`(PCI)) = `*`(ma, `*`(c[p], `*`(`+`(T3, `-`(T2)))))
`+`(`/`(`*`(1.143, `*`(kg_)), `*`(s_)))

>