15. ciclos de potencia[1]

8/17/2019 15. Ciclos de Potencia[1]

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RSO: TERMODINAMICA 07/05/20

g. Ing. PEDRO MODESTO LOJA HERRERA

TERMODINAMICAMg. Ing. PEDRO MODESTO LOJA HERRERA

420

CICLO DE CARNOT – MOTORES TERMICOS

CILCLOS DE POTENCIA

CONTENIDO

INSTALACIONES DE GENERACÍON DE POTENCIA

Uno de los objetivos de la ingeniería es proyectar las instalaciones que realicen lasconversiones deseadas entre los diferentes tipos de energía.

Llamaremos instalaciones de generación de potencia a las cuales producen potencia a partirde una fuente de tipo químico (combustible fósil), nuclear ó solar.


421





INSTALACIONES DE GENERACÍON DE POTENCIA

Existen tres campos de aplicación:

Centrales térmicas de vapor Centrales térmicas con turbina de gas

Motores de combustión interna

Estas centrales de potencia junto con las centrales hidroeléctricas producen virtualmentetoda la energía eléctrica y mecánica utilizada mundialmente.


422

INSTALACIONES DE POTENCIA DE VAPOR

A: Conversión de calor en trabajo

B: Proporciona energía para evaporar elagua

C: Circuito de agua de refrigeración paracondensar el vapor

D: El eje de la turbina se conecta a ungenerador eléctrico


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CICLO DE POTENCIA DE CARNOT

El ciclo de potencia de carnot opera entre dos reservorios térmicos.

En un ciclo de carnot, el sistema que ejecuta el ciclo desarrolla una serie de cuatro procesosinternamente reversibles: dos procesos adiabáticos alternados con dos procesosisotérmicos.


424

CICLO DE POTENCIA DE CARNOT

Es el punto de ingreso al compresor y salida del condensador. El proceso de compresiónisoentrópica (1-2) se lleva a cabo en el compresor.

Es el punto de ingreso al intercambiador y salida del compresor. Se realiza el proceso (2-3),el cual consiste en la expansión isotérmica mediante transferencia de calor desde el fococaliente.

Punto de ingreso a la turbina y salida del intercambiador. Se realiza el proceso (3-4) deexpansión isoentrópica del fluido a través de la turbina.

Punto de ingreso al condensador y salida de la turbina. Se realiza el proceso (4-1) el cualconsiste en un proceso isotérmico mediante transferencia de calor hacia el foco frío.


425





CICLO DE POTENCIA DE GAS


426

1

CAMARA DE COMBUSTION(EXPANSION)

INTERCAMBIADOR(COMPRESION)

COMPRESOR TURBINA

Foco frio

Foco caliente

CICLO DE CARNOT DE POTENCIA REALIZADO POR UN GAS


427

EXPANSION ADIABATICA

COMPRESIONISOTERMICA

COMPRESION ADIABATICA

EXPANSIONISOTERMICA

2

3

4

1

P

v





CICLO DE CARNOT DE POTENCIA DE VAPOR

1. Es el punto de ingreso a la bomba y salida del condensador. El proceso de compresión

isoentrópica (1 - 2) se lleva a cabo en la bomba en la región de liquido-vapor saturadohasta llevar al fluido a liquido saturado.

2. Es el punto de ingreso al caldero y salida de la bomba. Se realiza el proceso (2-3) en elcaldero, el cual consiste en la expansión isotérmica mediante transferencia de calor desdeel foco caliente a presión contante.

3. Punto de ingreso a la turbina y salida del caldero. Se realiza el proceso (3-4) de expansiónisoentrópica del fluido a través de la turbina colocando al fluido en un punto dentro de lacampana.

4. Punto de ingreso al condensador y salida de la turbina. Se realiza el proceso (4-1) el cualconsiste en la condesación isotérmica mediante transferencia de calor hacia el foco frio a

presión constante colocando al fluido en un punto dentro de la campana de saturación.


428

CICLO DE CARNOT DE POTENCIA DE VAPOR


429

1

CALDERA(EXPANSION)

CONDENSADOR(COMPRESION)

BOMBA TURBINA

Foco frio

Foco caliente





CICLO DE CARNOTCICLO DE POTENCIA REALIZADO POR UN VAPOR


430


COMPRESION

ISOTERMICA

COMPRESION ADIABATICA

EXPANSIONISOTERMICA

2 3

41

P

v

P = cte.

CICLO DE CARNOTCICLO DE POTENCIA REALIZADO POR UN VAPOR


431


COMPRESIONISOTERMICA

COMPRESION

ADIABATICA

EXPANSIONISOTERMICA

2

41

T

s

3




I PEDRO MODESTO LOJA HERRERA

BALANCE DE ENERGIA


432

41

43

23

12

hhm

Q

hhm

W

hhm

Q

hhmW

f

t

c

b

:r condensadoelEn

:turbinalaEn

:calderalaEn

:bombalaEn

P vm

W b

:bombalaEn

constante.fluidodel

especificovolumenEl-2.

yreversibleteinternamen

comobombalaenprocesoEl-1.

:doConsideranbombalaenW

El calor que sale del sistema en el condensador tiene signo negativo por

convención. De ahí que el orden de la entalpias sea h1-h4 lugar del casoinverso.De igual modo en el caso del trabajo que sale en la turbina, para quetenga signo negativo colocamos las entalpias en la secuencia indicada.

PARAMETROS DE FUNCIONAMIENTO


433

43

12

23

41

23

1243

111

)()(

hh

hh

mW

mW rw

t

t

hh

hh

mQ

mQ

mQ

mQmQ

hh

hhhh

mQ

mW mW

t

b

c

f

c

f

c

f c

c

bt

:trabajosdeRelación

(kw.h).trabajodeunidadunaproducir paranecesarioskcalokJenmedido

absorbidocalor deflujocomocomoexpresadaenergíadecantidadlaEs:térmico)orendimientdeinverso-(kcal/kw.hecombustibldeespecíficoConsumo

carnot)deeficiencialaa(similar

:entoncesadointercambinetocalor aligualesproducidotrabajoelComo

:espotenciadecicloundetermicoorendimientEl

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