CICLOS DE POTENCIA DE VAPOR

Mquinas Trmicas Ing. CARLOS PABLO AGUILAR NARVAEZ

SESIN N 6

A. TITULO:

C. PROPSITO:

G. HIPTESIS:

F. CONCEPTOS:

D. PREGUNTAS:

B. ENFOQUE:

K. TRANSFORMACIN:

J. RESULTADOS:

I. PROCEDIMIENTO: E. TEORA:

M. CONCLUSIN:

L. AFIRMACIN:

H. MATERIALES:

La eficiencia trmica en centrales de generacin de vapor y los parmetros de diseo del ciclo termodinmico

Reconocer los ciclos termodinmicos de la generacin de vapor; Calculando las variables de estado, para diagnosticar el impacto en el rendimiento total.

Los ciclos termodinmicos de vapor y su relacin con la eficiencia en las plantas de generacin

CAPACIDADES A DESARROLLAR

Analiza los parmetros de operacin en una planta de Generacin de vapor.

Aplica el Ciclo Rankine Ideal en el anlisis de una planta de potencia de vapor

Resuelve casos de evaluacin de la eficiencia en plantas de potencia de vapor

FUGAS DE VAPOR EN TUBERAS, EQUIPOS Y ACCESORIOS:

CONSIDEREMOS UNA FUGA DE VAPOR DE 20Kg/h EN UNA PLANTA QUE TRABAJA 8 000 h/ao , EL

VAPOR PERDIDO SER:

Kg-vapor/ hora = 20 kg-vapor / h x 8 000 h /ao = 160 000 kg / ao

Vapor perdido= 160 Ton /ao

Asumiendo que el rendimiento de la caldera es : 50kg-vapor / galn:

Combust./ao= 160 000 kg -vapor/ao x 1 galn / 50 kg-vapor = 3 200 galones/ ao

Suponiendo: 1galn combust. = 1,24 Dolares

Dlares/ao = 3 200 gal /ao x 1,24 dlares /galn= 3968 Dlares /ao

CONTENIDOS

CICLO DE CARNOT PARA UN VAPOR

CICLO RANKINE.

COMPONENTES DEL CICLO RANKINE.

CICLO CON REGENERACIN.

CICLO CON RECALENTAMIENTO.

LA TURBINA EL CONDENSADOR LA BOMBA EL GENERADOR DE VAPOR

INFORMACIN

SISTEMA TERMOMECNICO

SUSTANCIA EN ESTADO DE VAPOR

CICLO MQUINAS MOTRICES

PRODUCTOR DE POTENCIA

EL MS EFICIENTE QUE PUEDE FUNCIONAR ENTRE DOS LMITES DE TEMPERATURA

1 2

3 4

4 PROCESOS

1 2

4 3

1-2 AGUA SATURADA SE EVAPORA, HASTA VAPOR SATURADO

2-3 VAPOR SATURADO ENTRA A LA MQUINA MOTRIZ: EXNSIN ISENTRPICA

EXNSIN ISENTRPICA

EFECTA TRABAJO

3-4 MEZCLA VAPOR LQUIDO CONDENSA TOTALMENTE A T cte. Y p cte.

4-1 BOMBA COMPRIME ISENTRPICAMENTE LA MEZCLA:VAPOR -LQUIDO

CICLOS DE POTENCIA DE VAPOR

CICLO RANKINE T

s

P2

P1

Diagrama T- s de un ciclo de potencia de vapor

T2

T1

COMPRESIN ISOENTRPICA DE VAPOR DE AGUA HMEDO; Hasta lquido saturado

A UNA PRESIN MAYOR,SE LE SUMINISTRA CALOR A PRESIN CONSTANTE.

Hasta convertirlo en vapor saturado

VAPOR HMEDO SALIDO DE LA TURBINA SE CONDENSA PARCIALMENTE A PRESIN CONSTANTE Y TEMPERATURA

CONSTANTE. Con desprendimiento de calor.

EXPANSIN ISOENTRPICA EN LA TURBINA

CONCLUSIONES

CICLO RANKINE.

CICLO BSICO

COMPRESIN ISOENTRPICA EN UNA BOMBA

SUMINISTRO DE CALOR A P=Cte. EN UNA CALDERA CON SOBRECALENTADOR

EXPANSIN ISOENTRPICA EN UNA TURBINA

CESIN DE CALOR A P=Cte. EN UN CONDENSADOR

1 - 2

2 - 3

3 - 4

4 - 1

EJEMPLO burghart

EJEMPLO 1: Una turbina adiabtica en una planta generadora de vapor, recibe el fluido a una

Presin de 7 Mpa y a 550C, para salir a 20 kPa. La entrada de la turbina est 3m ms alta que la salida, la velocidad del vapor en la entrada es de 15 m/s, y la Salida es 300 m/s. Calcular el trabajo realizado por la unidad de masa de vapor, Y determinar, en porcentaje, el efecto que cada trmino ejerce sobre el trabajo efectuado por la turbina.

BURGHART Pg. 208

wt= 1 197,1 kJ /kg

ENERGA TOTAL DISPONIBLE: 1286,9

H = 96,5%

EC= 3,49%

EP= 0,001%

CICLO RANKINE SIMPLE

UNA PLANTA DE VAPOR OPERA EN UN CICLO RANKINE CON UNA PRESIN EN EL GENERADOR DE VAPOR DE 2,5 Mpa y de 10 Kpa EN EL CONDENSADOR EVALE LA CALIDAD DE VAPOR A LA SALIDA DE LA TURBINA Y LA EFICIENCIA DEL CICLO SI A LA ENTRADA DE LA TURBINA SE TIENE VAPOR SATURADO.

EJEMPLO 3 CICLO RANKINE IDEAL SIN SOBRECALENTAMIENTO

RESPUESTAS:

X = 0.747586

n = 0.311977

UNA PLANTA DE VAPOR OPERA EN UN CICLO RANKINE CON UNA PRESIN EN EL GENERADOR DE VAPOR DE 2,5 Mpa y 300C y de 10 Kpa EN EL CONDENSADOR EVALE LA CALIDAD DE VAPOR A LA SALIDA DE LA TURBINA Y LA EFICIENCIA DEL CICLO.

EJEMPLO 4 CICLO RANKINE IDEAL CON SOBRECALENTAMIENTO

RESPUESTAS:

X = 0.7998

n = 0.3191

EJEMPLO 5: Una planta de Potencia de vapor funciona con base en un ciclo Rankine.El Vapor de agua entra a la turbina a 7 Mpa y a 550C, con una velocidad de 30 m/s. Se descarga luego a un condensador, a 20 kPa y con una velocidad De 90 m/s. Determinar la eficiencia trmica y la potencia neta producida que Corresponde a una circulacin o flujo de vapor de 37,8 kg/s.

wt= 1238,4 Kj/kg

wbba= 7,1kJ/kg

wneto= 1231,3 kJ/kg

q entrada= 3272,4kj/kg

n t = 37,6%

Potencia neta producida= 46 543kW

CICLO RANKINE CON SOBRECALENTAMIENTO

CULMINADO EL ANLISIS DEL CICLO RANKINE SE PUEDEN PROPONER DIFERENTES ESTRATEGIAS QUE PERMITAN INCREMENTAR LA EFICIENCIA DEL MISMO .

UNA DE ELLAS PUEDE SER LA REDUCCINDE LA PRESIN A LA SALIDA DE LA TURBINA.

ESTO INCREMENTA LA EFICIENCIA, PERO REDUCE LA CALIDAD A LA SALIDA DE LA TURBINA PROVOCANDO UN DESGASTE MAYOR DE LOS LABES.

OTRA FORMASERA OPERAR EL GENERADOR DE VAPOR A UNA PRESIN MAYOR.

PERO TENDRAMOS PROBLEMAS SIMILARES CON LOS LABES

PODRA SOBRECALENTAR EL VAPOR PROVOCANDO EL AUMENTO DE LA CALIDAD A LA SALIDA DE LA TURBINA.

VAPOR SOBRECALENTADO ENTRA A 2,5 Mpa y 300 C A LA PRIMERA ETAPA DE UNA TURBINA DE VAPOR. EL VAPOR ABANDONA LA PRIMERA ETAPA A UNA PRESIN DE 500 Kpa Y REGRESA AL GENERADOR DE VAPOR, EL CUAL ABANDONA A 10 Kpa. EVALE LA EFICIENCIA DEL CICLO Y LA CALIDAD DEL VAPOR A LA SALIDA DE LAS DOS ETAPAS DE LA TURBINA.

EJEMPLO 6 CICLO RANKINE IDEAL CON RECALENTAMIENTO

RESPUESTAS:

X = 0.9642

n = 0.3267 X = 0.9019

BIBLIOGRAFA

Nmero de diapositiva 1Nmero de diapositiva 2Nmero de diapositiva 3Nmero de diapositiva 4Nmero de diapositiva 5Nmero de diapositiva 6Nmero de diapositiva 7Nmero de diapositiva 8Nmero de diapositiva 9Nmero de diapositiva 10Nmero de diapositiva 11Nmero de diapositiva 12Nmero de diapositiva 13Nmero de diapositiva 14Nmero de diapositiva 15Nmero de diapositiva 16Nmero de diapositiva 17Nmero de diapositiva 18Nmero de diapositiva 19Nmero de diapositiva 20Nmero de diapositiva 21Nmero de diapositiva 22Nmero de diapositiva 23Nmero de diapositiva 24Nmero de diapositiva 25