Ciclos de potencia de vapor y combinados CAPÍTULO 9 Ciclos de potencia de vapor y combinados

FIGURA 9-1 Diagrama T-s de dos ciclos de vapor de Carnot. Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar. FIGURA 9-1 Diagrama T-s de dos ciclos de vapor de Carnot. 9-1

FIGURA 9-2 Ciclo Rankine simple ideal. Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar. FIGURA 9-2 Ciclo Rankine simple ideal. Caldera wturb, sal Turbina wbomba, en Bomba Condensador qsal qen

9-3 Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar. FIGURA 9-4 (a) Desviación del ciclo real de potencia de vapor a partir del ciclo Rankine ideal. (b) Efecto de las irreversibilidades de la bomba y la turbina sobre el ciclo Rankine ideal. CICLO IDEAL CICLO REAL Irreversibilidad en la bomba Caída de presión en la caldera en la turbina en el condensador

9-4 Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar. FIGURA 9-6 Efecto de reducir la presión del condensador en el ciclo ideal Rankine. Aumento en wneto

9-5 Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar. FIGURA 9-7 Efecto del supercalentamiento del vapor a temperaturas más elevadas en el ciclo Rankine ideal. Aumento en wneto

Aumento en wneto Disminución Tmáx 9-6 Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar. FIGURA 9-8 Efecto de aumentar la presión de la caldera en el ciclo Rankine ideal. Aumento en wneto Disminución Tmáx

Punto crítico FIGURA 9-9 Ciclo Rankine supercrítico. 9-7 Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar. 9-7 FIGURA 9-9 Ciclo Rankine supercrítico. Punto crítico

Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S. A. de C Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar. FIGURA 9-10 Diagramas T-s de los tres ciclos analizados en el Ejemplo 9-3. 9-8

FIGURA 9-11 El ciclo Rankine de recalentamiento ideal. 9-9 Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar. FIGURA 9-11 El ciclo Rankine de recalentamiento ideal. Caldera Recalentador P4 = P5 = Precalentamiento Turbina de alta P de baja P Condensador Bomba Turbina de alta presión Recalentamiento baja presión

9-10 Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar. FIGURA 9-14 La primera parte del proceso de adición de calor en la caldera tiene lugar a temperaturas relativamente bajas. Adición de calor a baja temperatura Vapor que sale de la caldera Vapor que entra a la caldera

9-11 Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar. FIGURA 9-15 Ciclo Rankine ideal regenerativo con calentador-alimentador abierto de agua. Caldera Turbina CAA abierto Bomba II Bomba I Condensador

9-12 Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar. FIGURA 9-16 Ciclo Rankine ideal regenerativo con calentador-alimentador cerrado de agua. Caldera Turbina Cámara de mezcla CAA cerrado Bomba I Condensador Bomba II

9-13 Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar. FIGURA 9-17 Planta de energía de vapor con un calentador-alimentador abierto y tres cerrados. Turbina CAA cerrado Caldera abierto Trampa Bomba

Caldera Calentador del proceso Bomba 9-14 Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar. FIGURA 9-20 Planta simple de proceso de calentamiento. Caldera Bomba Calentador del proceso en

Turbina Caldera Bomba FIGURA 9-21 Planta ideal de cogeneración. 9-15 Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar. FIGURA 9-21 Planta ideal de cogeneración. Caldera Turbina Calentador del proceso Bomba bomba

FIGURA 9-22 Planta de cogeneración con cargas ajustables. 9-16 Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar. FIGURA 9-22 Planta de cogeneración con cargas ajustables. Válvula de expansión Caldera Turbina Condensador Bomba II Bomba I Calentador del proceso

Intercambiador de calor 9-17 Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar. FIGURA 9-24 Planta de energía combinada de gas-vapor. Cámara de combustión Intercambiador de calor CICLO DE GAS Compresor Turbina de gas CICLO DE VAPOR Bomba Condensador de vapor en sal CICLO DE GAS DE VAPOR Entrada de aire Gases de escape

Intercambiador de calor Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar. 9-18 FIGURA 9-26 Ciclo binario de vapor de mercurio-agua. Caldera Curva de saturación (mercurio) Bomba de mercurio Turbina de mercurio CICLO DE MERCURIO Intercambiador de calor CICLO DE MERCURIO Sobrecalentador CICLO DE VAPOR Curva de saturación (vapor) CICLO DE VAPOR Turbina de vapor Bomba de vapor Condensador