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CAPÍTULO 12 Ciclo Rankine. INDICE Introducción Planta Térmica a Vapor 12.1 Ciclo Rankine. 12.2 Diagrama h - s de Mollier 12.3 Bombas 12.4 Calderas 12.5.

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1 CAPÍTULO 12 Ciclo Rankine

2 INDICE Introducción Planta Térmica a Vapor 12.1 Ciclo Rankine Diagrama h - s de Mollier 12.3 Bombas 12.4 Calderas 12.5 Turbinas 12.6 Condensadores 12.7 Mejoras del ciclo teórico 12.8 Ciclo con sobrecalentamiento 12.9 Ciclo con Recalentamiento Ciclo con Regeneración Ciclo con Cogeneración Ciclos Binarios Problemas

3 12.1 CICLO RANKINE (Centrales Térmicas a vapor) Consideraciones: -Proceso FEES –Estacionario. -E K = 0; E P = 0 Procesos: 1-2: Bomba de Líquido (s = c) 2-3: Calentamiento (vaporización a P = c) 3-4: Expansión adiabática (s = c). 4-1: Condensación a P = c.

4 Rendimiento del ciclo: Este ciclo usa vapor de agua como sustancia pura, usaremos Tablas de Vapor y diagramas T-s y h -s Aquí hay un error, cuál es?

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6 ¿Dónde se utiliza este Ciclo de Vapor ? Máquina de Vapor, 1838 Primera locomotora de vapor del mundo, construida en Barco de Vapor Motocicleta a vapor, 1889 Locomotora de vapor, 1866

7 CICLO RANKINE IDEAL

8 DIAGRAMA T - s CICLO RANKINE REAL También : Diagrama h. s - Mollier

9 12.3 Bombas -Aproximadamente adiabática. Rendimiento isoentrópico de la bomba (si te dan como dato) nsb = vf1 (P2 - P1)/ Wt 12

10 Las bombas sirven para dar el flujo de masa m, y elevar la presión en líquidos !!

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12 Bombas Centrífugas Bombas Centrifugas en serie y paralelo. Lab. Energía PUCP Esquema Técnico de una bomba todas las bombas se calculan con la misma formula anterior, solo cambiaran las propiedades del liquido

13 Bombas centrífugas

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16 Bombas de Pistón

17 12.4 Calderas Caldera: Rendimiento de la Caldera

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20 Carbón

21 Caldera Acuotubular

22 Caldera Pirotubular Este tambien???

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24 Centrales nucleares

25 Centrales Térmicas

26 Centrales nucleares

27 12.4 Turbinas de vapor

28 Turbina de Vapor

29 Qué hace esta máquina aquí?

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33 12.6 Condensadores

34 INTERCAMBIADORES DE CALOR: -Condensadores. -Calentadores. -Enfriadores. -Radiadores. -Regeneradores. -Intercambiadores. -Separadores. -Torres de Enfriamiento.

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36 Tubos

37 Tipos de condensadores

38 Torres de enfriamiento

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40 CICLOS POSITIVOS (Máquinas Térmicas) Se suministra calor para obtener trabajo. El resto de calor se evacua a una fuente de baja temperatura. Eficiencia Térmica: Sabemos que:

41 Q B (-) sale del sistema Q A (+) suministrado al sistema Ejemplo: Central Térmica: RENDIMIENTO DE LA PLANTA:

42 Softwares

43 12.7 Mejoras al Ciclo teórico Podemos incrementar la presión en la caldera pero luego de la turbina cae dentro de la zona de mezcla y puede bajar la calidad de 90 %, lo cual seria peligroso

44 también podemos bajar la presión en el condensador con una bomba de vacío, y aumentamos el área y el trabajo. no podemos bajar de 1 bar absoluto !!!

45 12.8 Ciclo con Sobrecalentamiento

46 12.9 Ciclo con Recalentamiento

47 12.10 Ciclo con Regeneración

48 12.11 Ciclo con Cogeneración

49 12.12 Ciclos Binarios

50 Ejemplo: Se tiene un ciclo Rankine regenerativo de dos extracciones y recalentamiento intermedio. Los calentadores son isobáricos y adiabáticos. La caldera y el recalentador son isobáricos. Las expansiones de cada una de las etapas de las turbinas de alta presión TAP se realiza con un rendimiento isentrópico de 0.76 y la turbina de baja presión TBP tiene un rendimiento isentrópico de Deberá considerar:E p y E k despreciables-Líquido incompresible-Las bombas son adiabáticas reversibles. Determinar:a)Los diagramas T-s y h-s.b)Todas las entalpías específicas (kJ/kg).c) Los flujos de masas m 7, m 10, m 11. Si m 6 =0.2kg/s.d) La eficiencia del ciclo.e) Sería posible una expansión adiabática desde P 12 hasta P 13, pero de manera que x 13 =86%

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