LA EXERGÍA EN FUNCIÓN DE LA EFICIENCIA POLITRÓPICA DE UN COMPRESOR CENTRÍFUGO MULTIETAPA
DOI:
https://doi.org/10.19136/jeeos.a3n3.3272Palabras clave:
Eficiencia politrópica, Energía, Enfriamiento intermedio, Entropía, Relación de presionesResumen
Los compresores son equipos utilizados ampliamente en la industria; sin embargo, su operación requiere de grandes cantidades de energía y sus costos energéticos pueden llegar a ser mayor al 90 % de los costos de operación de las plantas. En este trabajo se estudia la eficiencia politrópica de compresión, que relaciona al trabajo suministrado al equipo con el trabajo de flujo del fluido al que se eleva su presión; ésta no depende de la relación de presiones, pero depende del tipo de flujo diabático o adiabático; además, aporta información importante sobre las pérdidas energéticas del proceso, debido a la fricción, fugas, deslizamiento, etc. El estudio exergético brinda información de la disponibilidad de energía, considerando las irreversibilidades internas y externas del proceso. Se presentan modelos matemáticos partiendo del análisis teórico de los cambios de entropía presentes en la transformación politrópica del proceso de compresión, con el fin de determinar el cambio de exergía en función de la eficiencia politrópica para un proceso de compresión, utilizando aire como fluido de trabajo. Se estudia el proceso de compresión multietapa, con y sin enfriamiento intermedio, desde el punto de vista exergético; y se hace un análisis paramétrico del cambio de exergía en función de la eficiencia politrópica y del número de etapas de compresión. Se encuentra que para una mayor eficiencia politrópica, una menor relación de presiones y un mayor número de etapas de compresión con enfriamiento intermedio, se requiere una menor cantidad de exergía en un proceso de compresión.Referencias
Turan O. (2012). Exergetic effects of some design parameters on the small turbojet engine for unmanned air vehicle applications. Energy. 46(1) 51-61.
Datta A., Ganguly R., y Sarkar L. (2010). Energy and exergy analyses of an externally fired gas turbine (EFGT) cycle integrated with biomass gasifier for distributed power generation. Energy. 35(1) 341-350.
Kostowski W. J., Kalina J., Bargiel P., y Szufle?ski P. (2015). Energy and exergy recovery in a natural gas compressor station-A technical and economic analysis. Energy Conversion and Management. 104 17-31.
Montanez-Morantes M., Jobson M., y Zhang N. (2016). Operational optimization of centrifugal compressors in multilevel refrigeration cycles. Computers & Chemical Engineering. 85 188-201.
Pu J., Liu G., y Feng X. (2010). Application of the cumulative exergy approach to different air conditioning systems. Energy and buildings. 42(11) 1999-2004.
Remeljej C. W., y Hoadley A. F. A. (2006). An exergy analysis of small-scale liquefied natural gas (LNG) liquefaction processes. Energy. 31(12) 2005-2019.
Schiffmann J., y Favrat D. (2010). Design, experimental investigation and multi-objective optimization of a small-scale radial compressor for heat pump applications. Energy. 35(1) 436-450.
Turan Ö., y Ayd?n H. (2016). Numerical calculation of energy and exergy flows of a turboshaft engine for power generation and helicopter applications. Energy. 115 914-923.
Hepbasli A. (2008). A key review on exergetic analysis and assessment of renewable energy resources for a sustainable future. Renew Sustain Energy Rev 2008.12 593-661.
Casey M. V., y Fesich T. M. (2010). The efficiency of turbocharger compressors with diabatic flows. Journal of engineering for gas turbines and power. 132 785-797.
Kotas, T.J. (1995). The Exergy Method of Thermal Plant Analysis. Reprint Edition, Krieger Publishing Company, Malabar.
Leyte R. L., y Velázquez M. T. (2004). Termodinámica de las turbinas de gas. Alfaomega, México.
Encinas M. P. (1984). Turbomaquinas de fluido compresible. Editorial limusa, México.
Bejan A, Tsatsaronis G, Moran M. (1996). Thermal design and optimization. Wiley. USA.
Atlas Copco. (2015). How Energy Recovery turns compression heat into a useful commodity.