Ciclos de Máquinas térmicas de vapor
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Ciclos de Máquinas térmicas de vapor Introducción Rendimiento térmico η= Wn Q1 Costos: •Instalación •Operación •Mantenimiento Relación de trabajo rw = UNNE-FI Potenciautil Potenciainstalada 1 Ciclo de Carnot •Transformaciones reversibles. •2 Isotérmicas, isobaricas •2 adiabáticas •Máximo rendimiento. •1-2 •2-3 •3-4 •4-1 Vaporización: Caldera Expansión adiabática: turbina Condensación parcial: Condensador Compresión adiabática Esquema de la instalación Trabajo neto o útil Wn = Wt − Wb Rendimiento térmico •Todas transformaciones reversibles η= UNNE-FI Wn T = 1− 2 Q1 T1 2 Inconvenientes técnicos del CC Dificultades prácticas: •Extracción de vapor húmedo en 4 •Compresor de liquido y vapor •P1’ >>P1 •Proceso 1-1’: tecnicamente imposible Relación de trabajo rw = Potenciautil W − Wc = t << 1 Potenciainstalada Wt + Wc Ciclo de Rankine Diferencias: •Salida del condensador: líquido saturado •Compresión de líquido en una bomba •Se necesitan infinitas fuentes de calor intermedias entre T1 T2 ηRank < ηCarnot Relación de trabajo Wt >> Wb ⇒ rw = UNNE-FI Wt − Wb ≅1 Wt + Wb 3 Ciclo de Rankine-2 Mejora del rendimiento: •Aumento de la temperatura fuente caliente •Disminución de la temperatura de fuente fria Ciclo con vapor sobrecalentado Caudal de vapor mv = W h3 − h4 Rendimiento térmico ηv = UNNE-FI h3 − h4 h3 − h5 4 Ciclo con recalentamiento intermedio WT = (h3 − h4 ) + (h5 − h6 ) t4 ≥ t1 WB = v ' ( pcald − pcond ) Q1 = Q '1 +Q ' '1 +Q ' ' '1 Q '1 = h2 − h1 Q ' '1 = h3 − h2 Q ' ' '1 = h5 − h4 η= LT − LB Q1 Ciclo Regenerativo ideal Inconveniente: turbina-intercambiador UNNE-FI 5 Ciclo Regenerativo real h6 + Gx .h3 = (1 + Gx ).h7 Gx = h7 − h6 h3 − h7 WT = (1 + Gx )(h2 − h3 ) + (h3 − h4 ) WBC = v ' ( pext − pcond ) WBA = v ' ( pcald − pext )(1 + Gx ) Q1 = (1 + Gx )(h2 − h8 ) η= UNNE-FI LT − (LBC + LBA ) Q1 6
