Descargar

Ciclos de potencia

Enviado por Pablo Turmero


    edu.red

    Los ciclos de potencia de gas o dispositivos cíclicos generadores de potencia revisten gran importancia en el estudio de la termodinámica, ya que varios sistemas y máquinas se basan en su funcionamiento (motores, centrales termoeléctricas, etc,). 1

    edu.red

    El ciclo de Carnot tiene serias dificultades prácticas para ser comparado con plantas verdaderas.

    Proceso 2-3: De la turbina sale un alto contenido de líquido lo que produce problemas de desgastes por corrosión. Proceso 4-1: Es muy difícil el diseño de una bomba que recibe una mezcla líquido vapor. Por estas razones se toma un modelo estándar de comparación diferente, llamado el ciclo de Rankine. 2

    edu.red

    Ciclo de Rankine 3

    edu.red

    El ciclo de Rankine difiere del ciclo de Carnot en dos aspectos fundamentales: El Proceso 1-2 se lleva más allá de la vaporización hasta producir vapor sobrecalentado. El Proceso 3-4 se lleva a cabo una condensación completa hasta producir líquido saturado para ser bombeado a la caldera. 4

    edu.red

    El Proceso 1-2, es un proceso de calentamiento a presión constante en la caldera, en tres etapas: 1-ls Calentamiento del agua líquida subenfriada, hasta la temperatura de saturación. ls-vs Vaporización a temperatura y presión constante. vs-2 Sobrecalentamiento del vapor. 5

    edu.red

    El Proceso 2-3, es la expansión reversible y adiabática del vapor en la turbina hasta la presión del condensador. Proceso 3-4, proceso de condensación hasta producir líquido saturado. Proceso 4-1, es el bombeo reversible y adiabático del líquido saturado hasta la presión de saturación de TH. 6

    edu.red

    Efecto de la Irreversibilidad El efecto de la irreversibilidad en los procesos 2-3 y 4-1 es aumentar la entropía: Las líneas ya no son verticales sino, tienden al aumento de la entropía. 7

    edu.red

    Eficiencia de las Turbinas B.E: despreciando la energía potencial y la energía cinética.

    Si la turbina experimenta un proceso reversible y adiabático, que es el máximo trabajo que se puede obtener de ella, podemos escribir:

    Se define la eficiencia de la turbina como: 8

    edu.red

    Proceso reversible: Trayectoria 1-2´ Proceso irreversible (real): Trayectoria 1-2

    La eficiencia de las turbinas diseñadas apropiadamente van de 0.7 a 0.8. 9

    edu.red

    Eficiencia de las Bombas B.E: despreciando la energía potencial y la energía cinética.

    Para una bomba que opera reversible y adiabáticamente:

    En un proceso de compresión, el trabajo isentrópico es el trabajo de eje mínimo requerido para comprimir desde el estado inicial hasta el estado final. La eficiencia se define: 10

    edu.red

    11 Proceso reversible: Trayectoria 1-2´ Proceso irreversible (real): Trayectoria 1-2 La eficiencia de una bomba, está en el rango de 0.7 a 0.8.

    edu.red

    ejercicio 1.- Una turbina con una capacidad de 56400 kW trabaja con vapor. Las condiciones de entrada del vapor son 8600 kPa y 500 ºC, y la descarga se hace en un condensador a una presión de 10 kPa. Si la eficiencia de la turbina es 0.75, determine el flujo másico y el estado del vapor en el punto de descarga. 12

    edu.red

    Para el vapor a la entrada de la turbina con 8600 kPa y 500 ºC de la tabla de vapor sobrecalentado (SVN) : h1 = 3391.6 [kJ/kg] s1= 6.6858 [kJ/kg K] 13

    edu.red

    Para el vapor a la salida con 10 kPa interpolando de la tabla de vapor saturado (SVN): hl= 191.8 [kJ/kg] hg= 2584.8 [kJ/kg] sl= 0.6493 [kJ/kg K] sg= 8.1511[kJ/kg K] 14

    edu.red

    15

    edu.red

    16

    edu.red

    El proceso real e irreversible, produce un aumento en la entropía 17

    edu.red

    18

    edu.red

    19

    edu.red

    ejercicio 2.- El vapor generado en una planta de energía a una presión de 8600 kPa y a una temperatura de 500 ºC se alimenta a una turbina. La descarga de la turbina entra al condensador a 10 kPa, en donde es condensada a líquido saturado, que luego se bombea a la caldera.

    a) Determine la eficiencia térmica de un ciclo de Rankine que opera en estas condiciones. 20

    edu.red

    21

    edu.red

    22

    edu.red

    23

    edu.red

    24

    edu.red

    25

    edu.red

    26

    edu.red

    27

    edu.red

    28

    edu.red

    29