CICLOS DE POTENCIA

CICLOS DE POTENCIA

CICLOS DE POTENCIALos ciclos de potencia de gas o dispositivos cclicos generadores de potencia revisten gran importancia en el estudio de la termodinmica, ya que varios sistemas y mquinas se basan en su funcionamiento (motores, centrales termoelctricas, etc,).EIQ_301 Andrea Fredes2

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

Proceso 2-3: De la turbina sale un alto contenido de lquido lo que produce problemas de desgastes por corrosin.Proceso 4-1: Es muy difcil el diseo de una bomba que recibe una mezcla lquido vapor.Por estas razones se toma un modelo estndar de comparacin diferente, llamado el ciclo de Rankine.EIQ_301 Andrea Fredes3

Ciclo de RankineEIQ_301 Andrea Fredes4

El ciclo de Rankine difiere del ciclo de Carnot en dos aspectos fundamentales:El Proceso 1-2 se lleva ms all de la vaporizacin hasta producir vapor sobrecalentado.El Proceso 3-4 se lleva a cabo una condensacin completa hasta producir lquido saturado para ser bombeado a la caldera.EIQ_301 Andrea Fredes5

El Proceso 1-2, es un proceso de calentamiento a presin constante en la caldera, en tres etapas:1-ls Calentamiento del agua lquida subenfriada, hasta la temperatura de saturacin.ls-vs Vaporizacin a temperatura y presin constante.vs-2 Sobrecalentamiento del vapor.EIQ_301 Andrea Fredes6

El Proceso 2-3, es la expansin reversible y adiabtica del vapor en la turbina hasta la presin del condensador.Proceso 3-4, proceso de condensacin hasta producir lquido saturado.Proceso 4-1, es el bombeo reversible y adiabtico del lquido saturado hasta la presin de saturacin de TH.EIQ_301 Andrea Fredes7

Efecto de la IrreversibilidadEl efecto de la irreversibilidad en los procesos 2-3 y 4-1 es aumentar la entropa:Las lneas ya no son verticales sino, tienden al aumento de la entropa.EIQ_301 Andrea Fredes8

Eficiencia de las TurbinasB.E: despreciando la energa potencial y la energa cintica.

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

Se define la eficiencia de la turbina como:EIQ_301 Andrea Fredes9

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

La eficiencia de las turbinas diseadas apropiadamente van de 0.7 a 0.8.EIQ_301 Andrea Fredes10

Eficiencia de las BombasB.E: despreciando la energa potencial y la energa cintica.

Para una bomba que opera reversible y adiabticamente:

En un proceso de compresin, el trabajo isentrpico es el trabajo de eje mnimo requerido para comprimir desde el estado inicial hasta el estado final. La eficiencia se define:EIQ_301 Andrea Fredes11

EIQ_301 Andrea Fredes12Proceso reversible: Trayectoria 1-2Proceso irreversible (real): Trayectoria 1-2La eficiencia de una bomba, est en el rango de 0.7 a 0.8.

ejercicio 1.- Una turbina con una capacidad de 56400 kW trabaja con vapor. Las condiciones de entrada del vapor son 8600 kPa y 500 C, y la descarga se hace en un condensador a una presin de 10 kPa. Si la eficiencia de la turbina es 0.75, determine el flujo msico y el estado del vapor en el punto de descarga.EIQ_301 Andrea Fredes13

Para el vapor a la entrada de la turbina con 8600 kPa y 500 C de la tabla de vapor sobrecalentado (SVN) :h1 = 3391.6 [kJ/kg] s1= 6.6858 [kJ/kg K]EIQ_301 Andrea Fredes14

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]EIQ_301 Andrea Fredes15

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El proceso real e irreversible, produce un aumento en la entropaEIQ_301 Andrea Fredes18



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

a) Determine la eficiencia trmica de un ciclo de Rankine que opera en estas condiciones.EIQ_301 Andrea Fredes21EIQ_301 Andrea Fredes22









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