Tema: turbina de gas, consumo

quisiera pedir un favor, a ver si alguien puede resolverme esta duda:

Si tengo una turbina de gas que consume 9.720kj (9.213btu/jWh) de gas natural con una eficiencia del 37%
El flujo de temperatura de escape es de 130kg/s y 538ºC
Las revoluciones son de 6.608 rpm
y su potencia generada es de 45 MW con una eficiencia del 37,0%

Dos preguntas, por favor:

1ª si le quisiera aplicar irradiación solar ¿cuantos MW habría de aplicarle a su zona de combustión para cubrir el consumo de gas?
2ª ¿Qué velocidad del aire y sus kg/s tendría a la entrada del compresor de la turbina?
Gracias
Diego

Se me olvidaba la relación de presión del compresor que es de 19,3:1

El radio de entrada en la entrada del compresor es de 5 metros = 78,560 metros..
gracias francisco por avisarme de la falta del dato

que yo sepa las turbinas que emplean la energía solar como fuente de energía son de vapor, de gas me parece un poco complicado.

Calentar el aire comprimido por el compresor con energía solar...??!!

sí que van fuertes los de los masters en energia solar!

estimado amigo: bien sé que el aire es transparente, pero eso ya está solucionado y funciona a la perfección, un ejemplo es el último proyecto de la "Torre Solar JVR", en su segunda fase que produce agua, pero lo que necesito es saber las preguntas que relaciono arriba, ya que yo estoy realizando un estudio aparte y con muy poca importancia hacia el sector, pero que es muy importante para mí.
Gracias por tu interés y espero que alguien pueda informarme.
Diego

Disculpa mi ignorancia, pero no sabía que los sistemas de concentración a alta temperatura utilizaban aire como fluido de trabajo. Es más, creía que todos los sitemas de energía solar termoeléctrica utilizan aceite térmico en el primario.

Te dejo aquí un enlace que te puede servir para tus cálculos.

Libros sobre Ingeniera Energtica de Pedro Fernndez Dez

Sí, aceites o sales fundidas en el primario. Cada paso en la conversión de energía de esta se pierde inexorablemente una cantidad muy considerable. Éste, el de la torre solar JVR (está en Internet), es nuevo y creo que con mucho éxito en los cálculos.
Gracias, a ver si tengo suerte y sale alguien que me ayude.
Diego

esto es una maravilla!!

mira este enlace:

YouTube - Solar Tower Energy

La verdad que el JVR está muy bien pensado, pero ya se alcanza temperatura suficiente en la "cámara de combustión solar"?, por otro lado, para que la energía entre dentro de la cámara, ésta debe ser de un material especial, y diferente del resto de la torre.

para el cálculo de la radiación necesaria, acudiría a la misma metedología que el cálculo de heliostatos para torre solar.

El aire de entrada ya viene precalentado por la superfície del pie de la torre, a más superfície más temperatura y a menor diámetro de la torre más tiro (tipo chimenea). Supongo que para el compresor no problem que haya velocidad en la entrada, funionaría como un compresor de aviación para velocidades por debajo de la del sonido (nº de Mach <1). Al llegar a la cámara de combusitón solar se le mete chicha, tanta como queramos, cálculo semejante al campo de helióstatos. el caudal de aire vendrá determinado por el compresor. Ahora hará falta una turbina para hacer girar el alternador. ¿Dónde se monta dicho alternador?, si la torre está en vertical, bueno, supongo que no habrá problema.

Vaya cracks están hechos, ..., en fin, hay que ser muy cafre si no aprovechamos esta oportunidad para dejar de quemar el combustible de otros.

Saludos!!

Iniciado por Diego1947

Se me olvidaba la relación de presión del compresor que es de 19,3:1

Me parece que con esa relación de compresión y salida de gases a una temperatura de 538ºC (811K) no se puede realizar expansión en una sola turbina. Se tiene que trabajar con temperatura inicial de 1800ºK (1527ºC) muy superior a la que permite el material de los álaves turbina.

Gracias a los dos por responder. Creo que el proyecto que viste, xavimarín es el antiguo. Ahora es un proyecto que enfría, no calienta, el aire antes de la entrada al compresor de la turbina, y parte de ese aire va a parte de los álabes de la turbina para refrigerarlo.
La torre produce gran cantidad de agua potable por la humedad de la saturación del paso de calor a frío del aire.
Ergio, la turbina existe con esa relación de valores, es la SGT-800 de Siemens. Pero desgraciadamente me hace falta los resultados de la pregunta que hacía al principio, es muy importante. mi correo es [email protected], escribe y te paso el informe que me enviaron de la torre, por si puedes o sabes quién puede ayudarme.

Hola Diego, pues si no calienta el aire ni le da velocidad no le veo sentido al tubo. Cierto es, y no había caído en que le eficiencia del compresor baja cuando el aire a la entrada está caliente. ¿Entonces el vapor el agua que producen la utilizan para enfriar el aire de entrada, no?

Para hacer los cálculos te faltan presión a la entrada del compresor (que será menor que la de abajo, por las pérdidas de carga del conducto e ¿intercambiador?) y temperatura.

Bajo el compresor tenemos un evaporador que baja la temperatura de + - de 21ºC a + - 9ºC con el fin de alcanzar el punto de saturación y nos deje la humedad que tiene el aire que es recogida y llevada al exterior; la presión de entrada en el compresor a punto muerto es la presión atmosférica en el lugar donde se ubique la torre.
El aire se calienta primero al pasar por el Condensador del sistema de frío, luego asciende y pasa al evaporador donde se enfría hasta el punto de saturación y entra seco y denso, molecularmente hablando, en el compresor. Éste comprime el aire en la zona de combustión donde se encuentra una maraña de filamentos metálicos resistentes a las altas temperaturas (muy, muy finos con el fin que la "iluminación" sea lo más igualada posible en ellos) a los cuales se les ha elevado la temperatura por medio de, aproximadamente 420 Helióstatos de 120 metros cuadrados cada uno, con una irradiación de cerca de 1000ºC metro cuadrado. No hay pérdida de carga, la sección, el área de bajo la turbina es mucho mayor.
Gracias

Entonces temperatura entrada compresor 9ºC y presión 1 atm...

a ver si el finde te lo puedo resolver consultando el libro de la uni, en la asignatura de ingeniería térmica se resolvían bastantes ejercicios de turbina de gas, no creo que tenga ningún problema.

saludos

gracias Xavimarín. Eres muy amable. Espero que de todas forrmas sirva para algo esto. Yo de cálculos... años sin necesitarlo y ahora ya no es mi tiempo... Soy mayor, comparado con...
repito que gracias
saludos

Hola Diego, mirando bien tu pregunta, la verdad que hasta ahora no me había parado a pensarlo, simplemente he empezado a preguntar cosillas dado lo peculiar de la instalación que propones, no veo que sea tan complicado ni que se tengan que hacer muchos cálculos.

Los MW de radiación que le debes meter son exactamente los 9,72 MW que necesitas de gas natural.

Lo único que se debe calcular es el caudal del compresor. La velocidad a la entrada del mismo vendrá dada por dicho caudal y por la sección del conducto o tubo. Supongo que el compresor estará diseñado para una velocidad de entrada determinada no?. A lo mejor quieres el caudal para conocer la velocidad y entonces diseñar el compresor.... De momento intentaré conocer el caudal, la velocidad ya depende de otros factores que no conocemos.

creo que hay un error, ten en cuenta que la energía o exergía resultante que da esa turbina es de 45 mW. El radio, es una circunferencia, bajo el compresor de la turbina es de 5m.
Si puedes el resultado lo pasas con cálculos y muchas gracias.
Que no se me olvide dar las gracias a Paulino, es admirable lo desprendido de la gente de este foro, gracias, repito.