Estudio del ciclo rankine

Universidad Nacional Autónoma de México

Facultad de Ingeniería

Laboratorio de Maquinas Térmicas

Practica #6 “Estudio del ciclo Rankine”

Arcos Reyes Francisco Javier Grupo:25

Jorge Aguilar Juárez

Fecha de entrega: 28/09/10

OBJETIVOS:

1. Estudio del ciclo Rankine representando las transformaciones de energía que tienen lugar en una turbina de vapor.
2. Cálculo deeficiencias, obtención de la línea de Willans y representación del ciclo en un diagrama T-S

TEORÍA

En un ciclo de planta de potencia que opera con presión para Luigi ser llevado a una turbina donde produce energía cinética a costa de perder presión. Su camino continúa al seguir hacia un condensador donde lo que queda de vapor pasa e estado liquido para poder entrar a una bomba que le subirála presión para nuevamente poder ingresar a la caldera.

• Proceso 1-2: El líquido de funcionamiento se bombea de punto bajo a la alta presión, pues el líquido es un líquido que la bomba requiere en esta etapa poco para entrar energía.
• Proceso 2-3: El líquido de alta presión entra en una caldera donde es calentado en la presión constante por una fuente de calor externa de convertirseen un vapor saturado seco.
• Proceso 3-4: El vapor saturado seco se amplía con a turbina, generando energía. Esto disminuye la temperatura y la presión del vapor, y una cierta condensación puede ocurrir.
• Proceso 4-1: El vapor mojado entonces incorpora a condensador donde se refresca en una presión y una temperatura constantes de convertirse en a líquido saturado. La presión y latemperatura del condensador es fijada por la temperatura de las bobinas que se refrescan mientras que el líquido está experimentando a fase-cambie.

Diagrama T-S

• Proceso 1-2: Bombeo adiabático reversible.
• Proceso 2-3: Transmisión de calor a presión constante en la caldera.
• Proceso 3-4: Expansión adiabática reversible en la turbina la otra máquina motriz tal como una máquina decilindro y émbolo.
• Proceso 4-1: transmisión de calor a presión constante en el condensador.

Mejoras del Ciclo Rankine

La idea para mejorar un ciclo Rankine es aumentar el salto entálpico entre 1 y 2, es decir, el trabajo entregado a la turbina. Las mejoras que se realizan de forma habitual en centrales térmicas (tanto de carbón, como ciclos combinados o nucleares) son:
1. Reducciónde la presión del condensador: En este procedimiento se disminuye automáticamente la temperatura del condensador otorgando un mayor trabajo a la turbina, una disminución del calor rechazado. La desventaja es que la humedad del vapor empieza a aumentar ocasionando erosión en los alabes de la turbina.
2. Aumentar la presión de la caldera para una temperatura fija: Al aumentar la presión aumenta latemperatura a la cual se añade calor aumentando el rendimiento de la turbina por ende la del ciclo. La desventaja es la humedad excesiva que aparece.
3. Sobrecalentar la temperatura de entrada de la turbina: se procede a recalentar el vapor a altas temperaturas para obtener un mayor trabajo de la turbina, tiene como ventaja que la humedad disminuye. Este aumento de la temperatura está limitado porlos materiales a soportar altas temperaturas.
4. Recalentamientos intermedios del vapor, escalonando su expansión. Esto es, tener varias etapas de turbina, llevando a condiciones de sobrecalentamiento mediante recalendatores y de economizador. Este escalonamiento de la expansión da lugar a los cuerpos de alta, media y baja presión de turbina.
5. Realizar extracciones de vapor en la turbina,calentando el agua de alimentación a la caldera, aumentando su entalpía. El número de extracciones no suele superar las 7, ya que no implicaría una mejora de rendimiento considerable frente a la complicación técnica que conllevan.

Ciclo Rankine regenerativo

En esta variación se introduce un nuevo elemento al ciclo, un calentador abierto. Este elemento consiste en un intercambiador de calor...