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 Turbinas 12.6 Condensadores 12.7 Mejoras del ciclo teórico 12.8 Ciclo con sobrecalentamiento 12.9 Ciclo con Recalentamiento 12.10 Ciclo con Regeneración 12.11 Ciclo con Cogeneración 12.12 Ciclos Binarios Problemas

12.1 CICLO RANKINE (Centrales Térmicas a vapor) Consideraciones: -Proceso FEES –Estacionario. -EK = 0; EP = 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.

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

¿Dónde se utiliza este Ciclo de Vapor ? Locomotora de vapor, 1866 Máquina de Vapor, 1838 Motocicleta a vapor, 1889 Primera locomotora de vapor del mundo, construida en 1804. Barco de Vapor

CICLO RANKINE IDEAL

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

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

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

Bombas Centrifugas en serie y paralelo. Lab. Energía PUCP 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

Bombas centrífugas

Bombas de Pistón

12.4 Calderas Caldera: Rendimiento de la Caldera

Carbón

Caldera Acuotubular

Caldera Pirotubular Este tambien???

Centrales nucleares

Centrales Térmicas

Centrales nucleares

12.4 Turbinas de vapor

Turbina de Vapor

Qué hace esta máquina aquí?

12.6 Condensadores

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

Tubos

Tipos de condensadores

Torres de enfriamiento

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:

QA (+) suministrado al sistema QB (-) sale del sistema QA (+) suministrado al sistema Ejemplo: Central Térmica: RENDIMIENTO DE LA PLANTA:

Softwares

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

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 !!!

12.8 Ciclo con Sobrecalentamiento

12.9 Ciclo con Recalentamiento

12.10 Ciclo con Regeneración

12.11 Ciclo con Cogeneración

12.12 Ciclos Binarios

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 0.82. Deberá considerar:Ep y Ek 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 m7, m10, m11. Si m6=0.2kg/s.d) La eficiencia del ciclo.e) Sería posible una expansión adiabática desde P12 hasta P13, pero de manera que x13=86%