Balance térmico de una planta de vapor


Universidad Nacional Autónoma de México
Facultad de Ingeniería








Laboratorio de Máquinas Térmicas
Práctica: 6
Título: Estudio del ciclo Rankine (turbina de vapor).





















LABORATORIO DE MAQUINAS TERMICAS4/2014-I
Estudio del ciclo Rankine.

OBJETIVOS: Al término de la práctica, el alumno:
I. Describirá los equipos que forman el ciclo Rankine, los procesos termodinámicos, el diagrama Ts y la eficiencia del ciclo.

II. Calculará las entalpías de cada estado termodinámico del “Ciclo” Rankine (abierto) instalado en el laboratorio, la eficiencia de la turbina y del ciclo. Propondrá al menos cincooportunidades de ahorro de energía en una planta térmica

III. Realizará con datos obtenidos en la práctica, la curva gasto vs potencia al freno, identificando su importancia como curva característica de la máquina.

1.-
Lámina 1: Se observa un ciclo Rankine, el cual es cerrado e ideal, ya que de 3-4 el proceso es completamente isentrópico. Lo que se puede decir de este ciclo es que alser un proceso ideal (reversible) jamás lo podremos encontrar en la vida real. Además de ser el ciclo de Rankine más sencillo, sin nada innovador o algo que aporte a la eficiencia del mismo.



Lámina 2: En esta lámina se hace una comparación entre el ciclo ideal y el real de Rankine, es interesante ya que muestra la irreversibilidad en los procesos, como en el uso de una bomba y el de laturbina; el no tener procesos ideales comparado con uno que si lo es muestra las pérdidas en el sistema, y el trabajo real que se está obteniendo.
Lámina 3: Se aprecia que en un ciclo ideal de Rankine al hacer descender la presión ocurren dos cosas interesantes, la primera, el ciclo obtiene una mayor cantidad en el trabajo neto, que comparado con el trabajo de bombeo del fluido es mínimo; y dos, elvapor ya no es saturado, esto implica que posea alguna parte de condensado, lo cual puede verse reflejado como corrosión.
Lámina 4: Se muestra otra forma de como optimizar el ciclo Rankine, esta vez mediante un recalentamiento del vapor; tiene como inconveniente el usar más energía calorífica, lo cual se ve reflejado en costos, pero de igual manera ofrece una cantidad de trabajo neto mayor. A estose le añade que la cantidad de humedad en el vapor disminuye.


Lámina 5: Se muestra que al haber un aumento en la presión de un ciclo ideal de Rankine, lo cual implica costos adicionales en la instalación, ya que para soportar presiones más elevadas es necesario el tener contenedores que soporten dichas presiones, aunque el aumento en el trabajo es considerable, se tiene de nuevo elinconveniente de agregar humedad al vapor, lo cual repercute en los materiales del condensador.

Lámina 6: Como se observa al tener un ciclo Rankine supercrítico aunque se tiene el mayor trabajo neto disponible, existe el inconveniente de poder conseguir el equipo adecuado que pueda soportar dichas presiones supercríticas, lo cual sería un costo demasiado elevado, tanto en material, cimentación etc.Lámina 7: Se muestra el ciclo ideal de Rankine con recalentamiento, el cual muestra que al usar una turbina de alta presión, la cual maneja la presión de la caldera proporciona una cantidad de trabajo, una vez aprovechado el vapor entra a un proceso de recalentado para pasar por otra turbina a menor presión, lo cual da un plus de trabajo, algo interesante de este ciclo es que entra a la mismacaldera aprovechando el calor que esta despide.


Lámina 8: Se muestra que al obtener un aumento de calor a baja temperatura en el diagrama se puede apreciar un trabajo neto mayor que en un ciclo convencional, además de que a la caldera también entra vapor para poder ser recalentado, disminuyendo la energía que se le debe suministrar.


Lámina 9: En el ciclo con calentador alimentador abierto...