Laboratorio De Máquinas Termicas, Pra

ctica 6 ciclo rankinePráctica 6
“Ciclo Rankine”
1.- Objetivo
Estudio del ciclo Rankine y modificaciones.
Cálculo de las eficiencias del ciclo y la turbina y representación del ciclo termodinámico en el diagrama T-s.
2.- Introducción
El ciclo Rankine es muy utilizado para idealizar ciclos con agua y sirve como base a los ciclos de mayor eficiencia utilizados actualmente.
Los diversoselementos que componen el ciclo Rankine intervienen en la transformación de energía, por lo que de ellos depende la energía aprovechada, afectando a la eficiencia total del ciclo.
Existen algunas mejoras al ciclo descrito que permiten mejorar su eficiencia, como por ejemplo sobrecalentamiento del vapor a la entrada de la turbina, recalentamiento entre etapas de turbina o regeneración del agua dealimentación a caldera.
El trabajo requerido por la bomba es generalmente muy pequeño comparado con el trabajo desarrollado por la turbina. De aquí que la expresión del rendimiento generalmente se simplifica.
3.- Ciclos de vapor
a) Rankine simple
El ciclo Rankine es una modificación del ciclo Carnot, esto con el fin de mejorar el sistema térmico corrigiendo los problemas que este produce, entreestas modificaciones están:
Primero en el proceso 4-1 se lleva a cabo de manera que el vapor húmedo expandido en la turbina se condense por completo, hasta el estado líquido saturado a la presión de la salida de la turbina.
Proceso de compresión 1-2 se realiza ahora mediante una bomba de líquido, que eleva isoentrópicamente la presión del líquido que sale del condensador hasta la presión deseadapara el proceso 2-3.
Durante el proceso 2-3 se sobrecalienta el fluido hasta una temperatura que es con frecuencia superior a la temperatura crítica.
Se considera todas estas modificaciones, para lograr un modelo práctico de un ciclo de planta de potencia de vapor, estaremos en presencia del Ciclo Rankine, a continuación se realizará una descripción de los componentes del ciclo y elcomportamiento termodinámico registrado en el diagrama Ts

b) Regeneramiento
El ciclo regenerativo consiste, en extraer parte del vapor expandido en la turbina y utilizarlo para suministrar calor al fluido de trabajo, aumentado su temperatura antes de pasar por la fuente principal de calor (Caldera) a una presión determinada. Existen dos tipos de calentadores uno denominado calentador abierto o decontacto directo y el calentador cerrado o cambiador de calor de carcasa y tubos.
En un calentador cerrado no se mezclan las corrientes que entran. El aguade alimentación circula por el interior de los tubos que pasan por el calentador y el vapor extraído de la turbina para precalentar el agua, se condensa sobre los tubos.

c) Con recalentamiento
En el ciclo con recalentamiento, el vapor no seexpande por completo en una sola etapa hasta la presión del condensador. Luego de expandirse parcialmente, el vapor se extrae de la turbina y se recalienta a presión constante. A continuación, se lo devuelve a la turbina para su expansión posterior hasta la presión de salida. Se puede considerar que la turbina está constituida por dos etapas, una de alta y otra de baja presión como lo muestra la figura.4.-Formas de incrementar la eficiencia del ciclo de vapor
a) Incrementando la presión del vapor a la salida de la caldera.
b) Sobrecalentando el vapor que sale de la caldera.
c) Disminuyendo la presión del vapor que sale de la turbina.
d) Recalentando el vapor que sale de los primeros pasos de la turbina y volviendo a introducirlo en los pasos restantes.
e) Usando el ciclo regenerativopara precalentar el agua de alimentación a la caldera.
5.- Ciclo combinado
Un ciclo de potencia combinado es un ciclo basado en el acoplamiento dedos ciclos de potencia diferentes, de modo que el calor residual en un ciclo sea utilizado por el otro, parcial o totalmente, como fuente térmica. Este ciclo combinado consiste en la utilización de un ciclo de turbina de gas Brayton(Esté es un ciclo...