Maquinas termicas
Páginas: 54 (13417 palabras)
Publicado: 11 de noviembre de 2010
UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA
CENTRO UNIVERSITARIO DE CIENCIAS EXACTAS E INGENIERIAS.
Descripción del Ciclo de Rankine.
LABORATORIO DE MAQUINAS TERMICAS I.
CICLO RANKINE
El Ciclo de Rankine es un ciclo termodinámico en el que se relaciona el consumo de calor con la producción de trabajo. Como otros ciclos termodinámicos, la máxima eficiencia termodinámica es dada por el cálculo demáxima eficiencia del Ciclo de Carnot. Debe su nombre a su desarrollador, el ingeniero y físico escocés William John Macquorn Rankine.
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 condensador dondelo 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. 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 ciclo
Eldiagrama T-S de un ciclo de Rankine, mostrando el proceso no-ideal.
El 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 números del 1 al 4 en el diagrama T-s. Los procesos que tenemos son los siguientes (suponiendo ciclo ideal conprocesos internamente reversibles):
•Proceso 1-2: Expansión isoentrópica 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 lapresión del fluido mediante un compresor o bomba, al que se le aporta 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 |[pic] |Potencia térmica de entrada (energía por unidad de tiempo) |
|[pic] |Flujo de masa (masa por unidad de tiempo) |
|[pic] |potencia mecánica suministrada o absorbida (energía por unidad de tiempo)|
|[pic] |eficiencia termodinámica del proceso (potencia absorbida por la turbina de entrada de calor, adimensional) |
|[pic], [pic], [pic], [|Estas son las "Entalpías específicas" a los puntos indicados en el diagrama T-S |
|pic] ||
Ecuaciones
Cada una de las cuatro primeras ecuaciones se obtiene del balance de energía y del balance de masa para un volumen de control. La quinta ecuación describe la eficiencia termodinámica o rendimiento térmico del ciclo y se define como la relación entre la potencia de salida con respecto a la potencia térmica de entrada.
|[pic]|[pic] |
|[pic] |[pic] |
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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...
CENTRO UNIVERSITARIO DE CIENCIAS EXACTAS E INGENIERIAS.
Descripción del Ciclo de Rankine.
LABORATORIO DE MAQUINAS TERMICAS I.
CICLO RANKINE
El Ciclo de Rankine es un ciclo termodinámico en el que se relaciona el consumo de calor con la producción de trabajo. Como otros ciclos termodinámicos, la máxima eficiencia termodinámica es dada por el cálculo demáxima eficiencia del Ciclo de Carnot. Debe su nombre a su desarrollador, el ingeniero y físico escocés William John Macquorn Rankine.
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 condensador dondelo 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. 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 ciclo
Eldiagrama T-S de un ciclo de Rankine, mostrando el proceso no-ideal.
El 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 números del 1 al 4 en el diagrama T-s. Los procesos que tenemos son los siguientes (suponiendo ciclo ideal conprocesos internamente reversibles):
•Proceso 1-2: Expansión isoentrópica 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 lapresión del fluido mediante un compresor o bomba, al que se le aporta 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 |[pic] |Potencia térmica de entrada (energía por unidad de tiempo) |
|[pic] |Flujo de masa (masa por unidad de tiempo) |
|[pic] |potencia mecánica suministrada o absorbida (energía por unidad de tiempo)|
|[pic] |eficiencia termodinámica del proceso (potencia absorbida por la turbina de entrada de calor, adimensional) |
|[pic], [pic], [pic], [|Estas son las "Entalpías específicas" a los puntos indicados en el diagrama T-S |
|pic] ||
Ecuaciones
Cada una de las cuatro primeras ecuaciones se obtiene del balance de energía y del balance de masa para un volumen de control. La quinta ecuación describe la eficiencia termodinámica o rendimiento térmico del ciclo y se define como la relación entre la potencia de salida con respecto a la potencia térmica de entrada.
|[pic]|[pic] |
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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...
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