Termodinámica: planta de vapor ciclo rankin

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PLANTA DE VAPOR
OBJETIVOS
* Comparar el proceso realizado por la planta de vapor con el ciclo Rankine con el fin de conocer la aplicación real del ciclo.
* Conocer el funcionamiento de la planta y su instrumentación.
* Encontrar las eficiencias correspondientes a la planta total y al caldero.

MARCO TEÓRICO

- En el proceso 1-2 se aumenta la presión del líquido sin pérdidasde calor mediante un compresor o bomba, al que se aporta un pequeño trabajo.
Compresión isoentrópica en la bomba. En él se aumenta la presión del fluido mediante un compresor o bomba, al que se le aporta un determinado trabajo.

- El proceso 2-3 es una transmisión de calor hacia el fluido de trabajo a presión constante en la caldera. Con este calor se evapora todo el líquido y se calienta elvapor hasta la temperatura máxima.
Transmisión de calor hacia el fluido de trabajo a presión constante en la caldera.

- La expansión del proceso 3-4 se realiza de forma adiabática. El vapor realiza un trabajo en la turbina desde la presión de la caldera hasta un valor bajo de presión al cual se transfiere el vapor al condensador.
Expansión isoentrópica del fluido de trabajo en la turbina desdela presión de la caldera hasta la presión del condensador.

- El proceso 4-1 consiste en refrigerar el vapor de trabajo a presión constante en el condensador hasta el estado de líquido, para iniciar de nuevo el ciclo.
Transmisión de calor desde el fluido de trabajo al refrigerante a presión constante en el condensador hasta el estado de líquido saturado.

Sobrecalentamiento del vapor a altastemperaturas
Es posible elevar la temperatura promedio a la cual se añada calor al vapor sin aumentar la presión del caldero, y es con el sobrecalentamiento del vapor a altas temperaturas. El efecto del sobrecalentamiento en el rendimiento de los ciclos de potencia del vapor se ilustra en un diagrama T-s; el área sombreada representa el aumento en el trabajo neto; el área total bajo la curva deproceso 3-3' representa el aumento en la entrada de calor. De esa manera, tanto el trabajo neto como la entrada de calor aumentan como resultado del sobrecalentamiento del vapor a una temperatura más alta. Sin embargo, el efecto total es un incremento en la eficiencia térmica, puesto que aumenta la temperatura promedio a la cual se añade el calor.
El sobrecalentamiento del vapor a temperaturas masaltas tiene otro efecto muy conveniente: disminuye el contenido de humedad del vapor a la salida de la turbina.

La temperatura a la cual el vapor se sobrecalienta esta limitada por consideraciones metalúrgicas. En la actualidad la temperatura de vapor más alta permisible en la entrada de la turbina es de aproximadamente 620°C (1150°F). Cualquier aumento en este valor depende del mejoramientode los materiales actuales o del descubrimiento de otros nuevos que puedan soportar temperaturas más altas. Las cerámicas son muy promisorias en este aspecto.
ANALOGÍA DE LA PLANTA DE VAPOR CON EL CICLO RANKINE
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.DIAGRAMA DE BLOQUES

En el diagrama de bloques podemos observar que en el primer ciclo cerrado luego de aumentar la presión del líquido en el tramo 1-2, transferimos calor hacia el fluido de trabajo en el caldero y sobrecalentamos el vapor en el súper calentador mostrado en el tramo 2-2´, En 2´-3 el vapor
el agua (recalentadores de agua, economizadores) o el aire de combustión(precalentador de aire), y otros recalientan el vapor (recalentadores), suele denominarse el conjunto grupo evaporador, y la parte del grupo en que se
produce la evaporación se llama vaporizador o haz vaporizador.

Los aparatos que quitan su vapor al fluido refrigerador de un reactor nuclear (pila atómica), si bien constituyen verdaderos evaporadores o calderas en sentido amplio de la palabra, se...
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