Thermoflow
Páginas: 6 (1301 palabras)
Publicado: 10 de febrero de 2013
2. Procedimiento experimental
Realizaremos diferentes diseños de una central de ciclo combinado para evaluar su potencia y su eficiencia eléctrica. Los tres diseños serán: ciclo combinado con un nivel de presión, ciclo combinado con dos niveles de presión, y ciclo combinado en condiciones supercríticas.
Una central de ciclo combinado está caracterizada por emplear dos máquinas térmicas: laturbina de gas y la turbina de vapor. El calor que no se utiliza en la turbina de gas se emplea como fuente de calor en el ciclo de agua vapor que alimenta la turbina de vapor, así los gases de escape del ciclo de la turbina de gas llegan con mayor temperatura y energía al ciclo de vapor, obteniéndose más eficiencia.
* Un nivel de presión.
Realizamos el diseño de un ciclo combinado con unsolo nivel de presión teniendo en cuenta que el caudal másico de aire en condiciones ambientales es de 620 kg/s, se comprime a 11 bar y 1150ºC, la turbina de vapor expande a 0,05 bar y se obtiene vapor a la salida de la caldera de recuperación a 565ºC y 100 bar.
Ilustración [ 1 ]. Ciclo combinado con un nivel de presión.
Para que el ciclo funcione, necesitamos especificar que no haya pérdidasen el caudal.
Tenemos una fuente de la que se obtiene el gas en condiciones atmosféricas y se introducen en un compresor, se calienta y se expande en la turbina de gas.
Los gases de escape se introducen en un evaporador junto con el agua de alta presión que proviene del ciclo vapor y se produce el intercambio de calor produciéndose el intercambio de fases.
La corriente de vapor que se haproducido, se introduce en una turbina de vapor, pierde su energía y se condensa en el condensador.
Además del evaporador, utilizamos los otros dos componentes de la caldera de recuperación: economizador que eleva la temperatura del agua hasta casi la de ebullición, y el sobrecalentador que hace que el vapor obtenga mayor nivel energético, aumentando su entalpía y su temperatura.
Obtenemos unapotencia de 340116 kW y una eficiencia eléctrica del 53’23%, valores superiores a los de un ciclo simple.
3. Cálculos, resultados y discusión.
3.1 Averigua la potencia, la eficiencia eléctrica, el rendimiento térmico y el rendimiento de la caldera de recuperación, para cada uno de los ciclos descritos en el procedimiento experimental.
* Ciclo combinado con un nivel de presión.
La potenciay la eficiencia eléctrica serán mostradas a continuación en una tabla realizada por el programa:
Tabla [ 1 ]. Datos de potencia y eficiencia eléctrica
La potencia neta tiene un valor de 340116kW y la eficiencia eléctrica del 53,23%, valores más elevados que al usar un ciclo simple ya que los gases en el ciclo de gas se aprovechan para calentar el agua de la caldera de recuperación yproducir vapor que luego irá a la turbina para producir electricidad.
Para calcular el rendimiento térmico utilizaremos la siguiente fórmula:
ηCC=WNETOQAPORTADO=WTG+WTV-WCOMPR-WBQC [1]
Dónde WTG es el trabajo de la turbina de gas, WTV es el trabajo de la turbina de vapor, WCOMPR el trabajo del compresor, WB el trabajo de la bomba y QC el calor de la caldera.
El cálculo de los trabajos y delcalor de la caldera se realiza mediante éstas fórmulas:
Q=m·ΔH Para la caldera. [2]
W=m·ΔH Para el resto de equipos. [3]
Dónde m es el caudal másico, y ΔH es la diferencia de entalpías.
Estos datos los tenemos recogidos en las tablas de datos del ciclo que realiza el programa. Para visualizar mejor los datos, ya que son muchas tablas, realizaremos una con los resultados necesarios paracalcular el rendimiento.
Tabla [ 2 ]. Datos necesarios para el cálculo del rendimiento térmico.
| Entalpías (kJ/kg) | Caudal (kg/s) | Calor (kJ) | Trabajo (kJ) |
| Entrada | Salida | m | Q | W |
Compresor | -10,13 | 317,14 | 620 | | -202907,4 |
Bomba | 137,76 | 154,37 | 78,812 | | -1309,067 |
Turbina de gas | 600,44 | 1317,42 | 632,767 | | 453681,284 |
Turbina de vapor |...
Realizaremos diferentes diseños de una central de ciclo combinado para evaluar su potencia y su eficiencia eléctrica. Los tres diseños serán: ciclo combinado con un nivel de presión, ciclo combinado con dos niveles de presión, y ciclo combinado en condiciones supercríticas.
Una central de ciclo combinado está caracterizada por emplear dos máquinas térmicas: laturbina de gas y la turbina de vapor. El calor que no se utiliza en la turbina de gas se emplea como fuente de calor en el ciclo de agua vapor que alimenta la turbina de vapor, así los gases de escape del ciclo de la turbina de gas llegan con mayor temperatura y energía al ciclo de vapor, obteniéndose más eficiencia.
* Un nivel de presión.
Realizamos el diseño de un ciclo combinado con unsolo nivel de presión teniendo en cuenta que el caudal másico de aire en condiciones ambientales es de 620 kg/s, se comprime a 11 bar y 1150ºC, la turbina de vapor expande a 0,05 bar y se obtiene vapor a la salida de la caldera de recuperación a 565ºC y 100 bar.
Ilustración [ 1 ]. Ciclo combinado con un nivel de presión.
Para que el ciclo funcione, necesitamos especificar que no haya pérdidasen el caudal.
Tenemos una fuente de la que se obtiene el gas en condiciones atmosféricas y se introducen en un compresor, se calienta y se expande en la turbina de gas.
Los gases de escape se introducen en un evaporador junto con el agua de alta presión que proviene del ciclo vapor y se produce el intercambio de calor produciéndose el intercambio de fases.
La corriente de vapor que se haproducido, se introduce en una turbina de vapor, pierde su energía y se condensa en el condensador.
Además del evaporador, utilizamos los otros dos componentes de la caldera de recuperación: economizador que eleva la temperatura del agua hasta casi la de ebullición, y el sobrecalentador que hace que el vapor obtenga mayor nivel energético, aumentando su entalpía y su temperatura.
Obtenemos unapotencia de 340116 kW y una eficiencia eléctrica del 53’23%, valores superiores a los de un ciclo simple.
3. Cálculos, resultados y discusión.
3.1 Averigua la potencia, la eficiencia eléctrica, el rendimiento térmico y el rendimiento de la caldera de recuperación, para cada uno de los ciclos descritos en el procedimiento experimental.
* Ciclo combinado con un nivel de presión.
La potenciay la eficiencia eléctrica serán mostradas a continuación en una tabla realizada por el programa:
Tabla [ 1 ]. Datos de potencia y eficiencia eléctrica
La potencia neta tiene un valor de 340116kW y la eficiencia eléctrica del 53,23%, valores más elevados que al usar un ciclo simple ya que los gases en el ciclo de gas se aprovechan para calentar el agua de la caldera de recuperación yproducir vapor que luego irá a la turbina para producir electricidad.
Para calcular el rendimiento térmico utilizaremos la siguiente fórmula:
ηCC=WNETOQAPORTADO=WTG+WTV-WCOMPR-WBQC [1]
Dónde WTG es el trabajo de la turbina de gas, WTV es el trabajo de la turbina de vapor, WCOMPR el trabajo del compresor, WB el trabajo de la bomba y QC el calor de la caldera.
El cálculo de los trabajos y delcalor de la caldera se realiza mediante éstas fórmulas:
Q=m·ΔH Para la caldera. [2]
W=m·ΔH Para el resto de equipos. [3]
Dónde m es el caudal másico, y ΔH es la diferencia de entalpías.
Estos datos los tenemos recogidos en las tablas de datos del ciclo que realiza el programa. Para visualizar mejor los datos, ya que son muchas tablas, realizaremos una con los resultados necesarios paracalcular el rendimiento.
Tabla [ 2 ]. Datos necesarios para el cálculo del rendimiento térmico.
| Entalpías (kJ/kg) | Caudal (kg/s) | Calor (kJ) | Trabajo (kJ) |
| Entrada | Salida | m | Q | W |
Compresor | -10,13 | 317,14 | 620 | | -202907,4 |
Bomba | 137,76 | 154,37 | 78,812 | | -1309,067 |
Turbina de gas | 600,44 | 1317,42 | 632,767 | | 453681,284 |
Turbina de vapor |...
Leer documento completo
Regístrate para leer el documento completo.