Termodinámica y Máquinas Térmicas Ejercicio de Ciclo Combinado Posted on 08/03/2010 by termodinamicaindustrial Una planta de generación de energía combinada GAS-VAPOR trabaja de la siguiente manera. En la Turbina de gas los rendimientos isoentrópicos tanto en el compresor como en la turbina son de 0.85, la relación de presiones de 14, entrada del aire al compresor T1=300 K y P1 = 0.1 MPa, la masa que circula mg = 16 kg/s, que posteriormente se calienta en la cámara de combustión hasta alcanzar la temperatura 1450 K. Los gases productos de la combustión a la salida de la turbina de gas se emplean para calentar una masa de vapor a 8 MPa hasta la temperatura de 450˚C; en un intercambiador de calor. Los gases de la combustión salen del intercambiador a 440 K. El vapor que sale de la turbina de vapor se condensa a 20 kPA. Si los rendimientos isoentrópicos en la turbina de vapor son de 0.9 y 0.85 para la bomba. Determinar: a) Diagramas T-s correspondientes a cada ciclo. b) Flujo másico de vapor. c) Trabajo neto del ciclo a gas en KW. d) Potencia neta del ciclo a vapor en KW. e) Potencia neta del ciclo combinado en KW. f) Eficiencia térmica del ciclo a gas. g) Eficiencia térmica del ciclo a vapor. h) Eficiencia térmica del ciclo combinado. Privacy & Cookies: This site uses cookies. By continuing to use this website, you agree to their use. To find out more, including how to control cookies, see here: Cookie Policy Close and accept Animación de como sería un ciclo combinado ideal sin rendimientos isoentrópicos Unidad 14 Ciclo Combinado Resolución: Estado 1 T1 = 300 K P1 = 100 kPa Rp = 14 Privacy & Cookies: This site uses cookies. By continuing to use this website, you agree to their use. Rendimiento isoentrópico del compresor = 0.85 To find out more, including how to control cookies, see here: Cookie Policy Rp = P2/P1 = P3/P4 Close and accept 14 = P2/ P1 P2 = 14 P1 = 1400 kPa 0.85 = T2’-T1 /T2-T1 Para calcular T2’ utilizamos la siguiente ecuación: T1/ P1 (k-1/k) = T2’/P2 (k-1/k) T2’ = T1/ P1 (k-1/k) * P2 (k-1/k) Siendo K = cp/cv = 1.4 T2’ = 637.65593 K 0.85 (T2-T1) + T1 = T2’ 0.85 T2 – 0.85 T1 + T1 = T2’ T2 = (T2’ -0.15 T1)/0.85 T2 = 697.24227 K Estado 2 T2 = 697.24227 K P2 = 1400 kPa Estado 3 P3 = 1400 kPa T3 = 1450 K Estado 4 Rendimiento isoentrópico de la Turbina = 0.85 0.85 = T4 – T3 / T4’-T3 T3/P3 (k-1/k) = T4’/P4 (k-1/k) T4’ = T3 (P4/P3) (k-1/k) Privacy & Cookies: This site uses cookies. By continuing to use this website, you agree to their use. To find out more, including how to control cookies, see here: Cookie Policy Recordemos que Rp = P3/P4 Close and accept Ósea que P4/P3 = 1/14 T4’= 682.186 K 0.85 (T4’-T3) + T3 = T4 T4 = 797.3581 K Estado 5 T5 = 440 K Wcg = – mg cp (T2-T1) = -6381.29998 Kj/s Wtg = – mg cp (T4-T3) = 10484.03948 Kj/s W neto ciclo gas = 4102.739682 Kj/s = 4102.739682 KW Qe = mg cp (T3-T2) = 12092.30017 Kj/s Qintercambiador = mg cp (T5-T4)= -5740.6005 Kj/s Eficiencia térmica del ciclo a gas = Wneto / Qe = 0.339 Este calor (con el signo cambiado) es el que recibe la masa de vapor para calentarse hasta los 723 K a una presión de 8000 kPa. Qintercambiador = mg (h8-h7) Estado 8 T8 = 723 K P8 = 8000 kPa De tablas de vapor podemos hallar el resto de los parámetros (para ello utilizaremos el Termograf). s8 = 6.55385 Kj/Kg K h8 = 3270.73 Kj/Kg Ahora analizaremos la Turbina Rendimiento isoentrópico de la Turbina = 0.9 Privacy & Cookies: This site uses cookies. By continuing to use this website, you agree to their use. 0.9 = h9 – h8 /h9’-h8 To find out more, including how to control cookies, see here: Cookie Policy Para calcular h9’ tenemos que s9’ = s8 = 6.55385 Kj/Kg K Close and accept P9 = 20 kPa Con el Termograf utilizando s9’ y P9 hallamos h9’: h9’ = 2157.74 Kj/Kg 0.9 (h9’-h8) + h8 = h9 2269.039 Kj/Kg = h9 Con h9 y P9 hallamos utilizando el Termograf el resto de los parámetros: s9 = 6.8879 Kj/ Kg K T9 = 333.171 K X9 = 0.85585 Estado 10 X=0 T10 = T9 (ya que la condensación se produce dentro de la campana de vapor a P cte. y T cte.) De tablas de vapor utilizando el Termograf hallamos el resto de los parámetros: h10 = 251.971 Kj/Kg s10 = 0.83374 Kj/Kg K v10 = 1.017×10-3 P10 = P9 =20 kPa Wb = – v10 * (P8 – P10) = – 8.11566 Kj/kg -Wb = (h7-h10) – (-Wb) + h10 = h7 260.08666 Kj/Kg = h7 Es importante destacar que utilizando la ecuación “v *(Pcaldera – Pconden)” para calcular el Wb se obtiene directamente el trabajo real de dicha bomba. Privacy & Cookies: This site uses cookies. By continuing to use this website, you agree to their use. Retomando la ecuación: To find out more, including how to control cookies, see here: Cookie Policy Qintercambiador = mv (h8-h7) Close and accept Qinter / (h8-h7) = mv 1.9 Kg/s = mv Wtv = – mv (h9-h8) = 1909.99395 Kj/s Wb = -mv Wb = -15.409 Kj/s W neto ciclo vapor = Wtv – Wb = 1894.58 Kj/s = 1894.58 KW Eficiencia térmica del ciclo vapor = Wneto/Qint = 0.33 Wneto ciclo combinado = W neto ciclo vapor + Wneto ciclo gas = 5997.32 Kj/s = 5997.32 KW Eficiencia térmica ciclo combinado = W neto ciclo combinado / Qe = 0.5 Diagrama T-s Ciclo vapor Diagrama T-s Ciclo gas Privacy & Cookies: This site uses cookies. By continuing to use this website, you agree to their use. To find out more, including how to control cookies, see here: Cookie Policy Close and accept Share this: Facebook Twitter Print Like Be the first to like this. 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