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Ciclo Brayton (turbina de gas) con componentes personalizados

En este ejemplo se muestra una unidad de potencia auxiliar (APU) de una turbina de gas basada en el ciclo Brayton. Los bloques Compressor y Turbine son componentes personalizados basados en la biblioteca Foundation > Gas de Simscape™. La entrada de energía al sistema está representada por la inyección de calor a la cámara de combustión; la química de combustión real no se muestra en el modelo. Un eje simple conecta el compresor con la turbina, de manera que la potencia de la turbina acciona el compresor. La APU es una turbina libre que expande aún más el flujo de escape para producir energía de salida.

Tres controladores PID regulan la velocidad del eje, la temperatura de entrada de la turbina y el margen de sobretensión del compresor. Las entradas del sistema están definidas para tres situaciones: variación de la velocidad del eje, variación del margen de sobretensión y variación de la apertura de la paleta de la APU. En la primera situación se produce la línea de funcionamiento habitual en el esquema del compresor. En la segunda y la tercera situación, se muestra dónde se producen la salida máxima de potencia y la eficiencia máxima global.

Modelo

Controller Subsystem

Resultados de simulación a partir de scopes

Animación de los resultados de registro de Simscape

Esta figura muestra una animación del ciclo Brayton en un diagrama de temperatura-entropía a lo largo del tiempo. Los cinco puntos del ciclo de la figura se corresponden con las medidas tomadas por el sensor etiquetadas de "T,s 1" a "T,s 5", respectivamente.

Resultados de simulación a partir del registro de Simscape