2. Ciclo Rankine con sobrecalentamiento y recalentamiento
En un ciclo Rankine con sobrecalentamiento y
recalentamiento se utiliza vapor de agua como fluido de trabajo. El
vapor entra en la primera etapa de la turbina a 10,0 MPa, 500 ºC y
se expande hasta 0,7 MPa. Este se recalienta entonces hasta 470
ºC antes de entrar en la segunda etapa de la Turbina, donde se
expande hasta la presión del condensador de 0,01 MPa. La potencia
neta obtenida es 180 MW. Determine:
(a) El rendimiento térmico del ciclo.
(b) El flujo másico de vapor, en kg/h.
(c) El flujo de calor 𝑄𝑆 cedido por el vapor en el condensador, en
MW.
Observaciones:
i) Deben aparecer tanto el diagrama de máquinas como
el diagrama Temperatura – Entalpía.
ii) Cada uno de los procesos deben estar explicados,
basándose en la teoría mostrada.
iii) Los resultados deben ser interpretados y comparados
con el problema original que se presenta en el
material del ciclo Rankine.
SOLUCION:
Suponiendo un ciclo ideal, en el que las irreversibilidades no
ejercen cambios significativos al sistema. Existen condiciones
estables de operación, los cambios en las energías cinética y
potencial son despreciables.
3. i) Diagrama de sistema
Diagrama de Temperatura - Entalpia
Si se analiza por puntos se tiene:
Punto1
7. 𝑃 𝑛𝑒𝑡𝑜 = 𝑚̇ [(ℎ1 − ℎ2) + (ℎ3 − ℎ4) + (ℎ5 − ℎ6)]
𝑚̇ =
𝑃 𝑛𝑒𝑡𝑜
[(ℎ1 − ℎ2) + (ℎ3 − ℎ4) + (ℎ5 − ℎ6)]
𝑚̇ =
180𝑀𝑊.
103 𝑘𝑊
1 𝑀𝑊
[(3373,25 − 3394,396)+ (3353,3− 2610,187) + (191,83 − 192,839)]
𝑘𝐽
𝑘𝑔
.
1 𝑘𝑊. 𝑠
1 𝑘𝐽
.
1 ℎ
3600 𝑠
𝑚̇ = 8,988. 105
𝑘𝑔/ℎ
c) Calor que sale del condensador
𝑄𝑠 = 𝑚̇ (ℎ4 − ℎ5)
𝑄𝑠 =603,78 MW
RESULTADOS
Rendimiento térmico 23 %
El flujo de masa de vapor es 8,988.105
𝑘𝑔/ℎ
Calor que sale del condensador es de 603,78 MW
Comparándolo con el ejercicio modelo se observa que al aumentar la temperatura
y presión a la salida de la caldera el rendimiento disminuye y el flujo de vapor aumenta