ciclo rankine y brayton combinado

Ciclo de Rankine
El Ciclo de Rankine es un ciclo termodinámico. Como otros ciclos termodinámicos, la máxima eficiencia termodinámica es dada por el cálculo de máxima eficiencia del Ciclo de Carnot. Debe su nombre a su desarrollador, el físico y filósofo escocés William John Macquorn Rankine.

Tabla de contenidos
[ocultar]
1 El proceso del Ciclo
1.1 Diagrama T-s del ciclo
2 Variables
3Ecuaciones
3.1 Variaciones del Ciclo Rankine
4 Ciclo Rankine con recalentamiento
5 Ciclo Rankine regenerativo
El proceso del Ciclo


El ciclo Rankine es un ciclo de planta de fuerza que opera con vapor. Este es producido en una caldera a alta presión para luego ser llevado a una turbina donde produce energía cinética, donde perderá presión. Su camino continúa al seguir hacia un condensadordonde lo que queda de vapor pasa a estado líquido para poder entrar a una bomba que le subirá la presión para nuevamente poder ingresarlo a la caldera.
Aunque existen algunas mejoras al ciclo, como por ejemplo agregar sobrecalentadores a la salida de la caldera que permitan obtener vapor sobrecalentado para que entre a la turbina y aumentar así el rendimiento del ciclo.

Diagrama T-s del cicloEl diagrama T-S de un ciclo de Rankine, mostrando el proceso no-ideal.
Existen cuatro procesos distintos en el desarrollo del ciclo, los cuales van cambiando el estado del fluido. Estos estados quedan definidos por los numeros del 1 al 4 en el diagrama T-s. Los procesos que tenemos son los siguientes (suponiendo ciclo ideal con procesos internamente reversibles):
Proceso 1-2: Expansiónisoentrópica del fluido de trabajo en la turbina desde la presión de la caldera hasta la presión del condensador.
Proceso 2-3: Transmisión de calor desde el fluido de trabajo al refrigerante a presión constante en el condensador hasta el estado de líquido saturado.
Proceso 3-4: Compresión isoentrópica en la bomba. En él se aumenta la presión del fluido mediante un compresor o bomba, al que se leaporta un determinado trabajo.
Proceso 4-1: Transmisión de calor hacia el fluido de trabajo a presión constante en la caldera.
En la realidad, los procesos no son internamente reversibles, pues tenemos distintas irreversibilidades y pérdidas, lo que se refleja en que los procesos 1-2 y 3-4 no son isoentrópicos.
Variables

calor de entrada(energía por unidad de tiempo)

Flujo de masa (masapor unidad de tiempo)

potencia mecánica suministrada or absorbida (energía por unidad de tiempo)

eficiencia termodinámica del proceso (potencia absorbida por la turbina de entrada de calor, adimensional)
, , ,
Estas son las "Entalpías específicas" a los puntos indicados en el diagrama T-S
Ecuaciones
Cada una de las cuatro primeras ecuaciones se obtienen del balance de energía y delbalance de masa para un volumen de control. La quinta ecuación describe la eficiencia termodínamica o rendimiento térmico del ciclo y se define como la relación entre la potencia de salida con respecto al calor de entrada.






Variaciones del Ciclo Rankine
Ciclo Rankine con recalentamiento
En esta variación lo conseguimos es un aumento del rendimiento total. Esto es debido a que podemostener una presión de caldera más alta sin que suponga una reducción del título de vapor a la salida de la turbina. En ella el vapor no se expande directamente hasta la presión del condensador, sino que lo hace en dos etapas. En la primera el vapor se expande hasta una presión intermedia entre la de la caldera y la del condensador. Posteriormente, se vuelve a introducir en la caldera, se recalienta.Después del recalentamiento se vuelve a expandir en la segunda etapa de la turbina hasta la presión del condensador. A la primera etapa de la turbina se le denomina turbina de alta presión y a la segunda etapa turbina de baja presión.
Ciclo Rankine regenerativo
En esta variación se introduce un nuevo elemento al ciclo, un calentador abierto. Este elemento consiste en un intercambiador de...