https://www.youtube.com/watch?v=IdPTuwKEfmA MTFC y ER Tema Nº 4. Centrales Térmica Convencionales A.- Ciclos para generación de potencia: Ciclos de vapor: Rankine Ciclos de gas: Brayton Ciclos combinados B.- Combustión: Hidrocarburos: C + H C.- Psicrometría: Torres de enfriamiento: Aire + Vapor MTFC y ER MTFC y ER A.- Ciclos para generación de potencia: VAPOR Ciclo Rankine Ideal Procesos: 1-2 Adición de calor isobárico. 2-3 Expansión adiabática reversible. 3-4 Rechazo de calor isobárico. 4-1 Compresión adiabática reversible. T Pcald 2 TA 1 Pcond TB 4 Componentes 3 Diagrama T vs. s s MTFC y ER A.- Ciclos para generación de potencia: VAPOR Ciclo Rankine Ideal . Conservación de la masa: . . . . m1 = m 2 = m3 = m 4 = m Conservación de la energía: w neto = w t − w b = qcald − qcond Ciclo: Componentes - Caldera: qcald = h2 − h1 - Turbina: w t = h2 − h3 - Condensador: qcond = h3 − h4 T - Bomba: w b = h1 − h4 TA Diagrama T vs. s Eficiencia térmica del ciclo: Pcald 2 1 = w neto q = 1 − cond qcald qcald Pcond TB 4 3 s MTFC y ER A.- Ciclos para generación de potencia: VAPOR Ciclo Rankine Ideal Sobrecalentado Procesos: 1-2 Adición de calor isobárico. 2-3 Expansión adiabática reversible. 3-4 Rechazo de calor isobárico. 4-1 Compresión adiabática reversible. T Pcald TA 2 1 Pcond TB 4 Componentes Diagrama T vs. s 3 s MTFC y ER A.- Ciclos para generación de potencia: VAPOR Ciclo Rankine Ideal Sobrecalentado . Conservación de la masa: . . . . m1 = m 2 = m3 = m 4 = m Conservación de la energía: w neto = w t − w b = qcald − qcond Ciclo: Componentes - Caldera: qcald = h2 − h1 - Turbina: w t = h2 − h3 - Condensador: qcond = h3 − h4 T - Bomba: w b = h1 − h4 TA Diagrama T vs. s Pcald 2 Eficiencia térmica del ciclo: 1 = w neto q = 1 − cond qcald qcald Pcond TB 4 3 s MTFC y ER A.- Ciclos para generación de potencia: VAPOR Diferencias Diagrama T vs. s T Pcald Pcald 2 TAA 2 1 1 Pcond TBB 4 3 3 s MTFC y ER A.- Ciclos para generación de potencia: VAPOR Ciclo Rankine Real Procesos: 1-2 Adición de calor. Pérdida de presión. 2-3 Expansión adiabática irreversible. 3-4 Rechazo de calor. Pérdida de presión. 4-1 Compresión adiabática irreversible. T Pcald TA 2 1 Pcond 1s 3 TB 4 Componentes 3s Diagrama T vs. s s MTFC y ER A.- Ciclos para generación de potencia: VAPOR Ciclo Rankine Real . Conservación de la masa: . . . . m1 = m 2 = m3 = m 4 = m Conservación de la energía: w neto = w t − w b = qcald − qcond Ciclo: Componentes - Caldera: qcald = h2 − h1 P2 = Pcald − Pcald - Turbina: w t = h2 − h3 h3 = h2 − t (h2 − h3s ) - Condensador: qcond = h3 − h4 P4 = Pcond − Pcond - Bomba: w b = h1 − h4 h1 = h4 + (h1s − h4 ) Eficiencia térmica del ciclo: = w neto q = 1 − cond qcald qcald Diagrama T vs. s T Pcald TA 2 b 1 1s Pcond 3 TB 4 3s s MTFC y ER A.- Ciclos para generación de potencia: VAPOR Ciclo Rankine Sobrecalentado Ideal con Recalentamiento Procesos: 1-2 Adición de calor isobárico. 2-3 Expansión adiabática reversible. 3-4 Adición de calor isobárico. 4-5 Expansión adiabática reversible. 5-6 Rechazo de calor isobárico. 6-1 Compresión adiabática reversible. Qcald T Pcald 2 TA (2) Precal Wt 4 3 (5) (3) Qrecal (4) 1 Qcond Pcond TB 5 6 (1) Wb Componentes (6) Diagrama T vs. s s MTFC y ER A.- Ciclos para generación de potencia: VAPOR Ciclo Rankine Sobrecalentado Ideal con Recalentamiento Conservación de la masa: . . . . . . Qcald (2) Wt . m1 = m2 = m3 = m 4 = m5 = m6 = m Conservación de la energía: Ciclo: w neto = w t − w b = qent − qcond (4) Componentes - Caldera: - Turbina: qent = qcald + qrecal = (h2 − h1 ) + (h4 − h3 ) w t = (h2 − h3 ) + (h4 − h5 ) - Condensador: - Bomba: (5) (3) Qrecal (1) Qcond (6) Wb T Pcald Precal 2 TA qcond = h5 − h6 4 w b = h1 − h6 3 1 Eficiencia térmica del ciclo: w q = neto = 1 − cond qcald qcald Pcond TB 5 6 Diagrama T vs. s MTFC y ER s A.- Ciclos para generación de potencia: VAPOR Ciclo Regenerativo Calentadores de Agua de Alimentación (CAA) Vapor de calentamiento Calentadores Abiertos (Mezcla) - Los fluidos se mezclan en el interior (contacto directo) Igual presión en todas las líneas Salida: Líquido saturado Necesario un sistema de bombeo adicional Función de desgasificación P1 = P2 = P3 Agua de proceso a la caldera A la caldera MTFC y ER A.- Ciclos para generación de potencia: VAPOR Ciclo Regenerativo Calentadores de Agua de Alimentación (CAA) Vapor de calentamiento Calentadores Cerrados (Superficie) - - Superficie física que separa los fluidos. Intercambio de calor a través de superficie A la caldera Salida del vapor de calentamiento: líquido saturado No es necesario un sistema de bombeo adicional (trampa de expansión). Diferencia terminal de temperaturas DT Condensado de la extracción Agua de proceso a la caldera 1 T 2 DT=5 4 P1 = P2 P3 = P4 DT = T2 − T4 3 MTFC y ER A.- Ciclos para generación de potencia: VAPOR Ciclo Regenerativo. CAA Abierto MTFC y ER A.- Ciclos para generación de potencia: VAPOR Ciclo Regenerativo. CAA Abierto Conservación de la masa: (sobre el diagrama) Conservación de la energía: Ciclo: wneto = wt − wb = qcald − qcond Componentes - Caldera: - Turbina: qcald = ( h1 − h7 ) wt = h1 − m m1 h2 − 1 − 1 m m h3 m1 - Condensador: qcond = 1 − ( h3 − h4 ) m m - Bomba: wb = wB1 + wB 2 = 1 − 1 ( h5 − h4 ) + ( h7 − h6 ) m - CAA m1 h5 − h6 = m h5 − h2 Eficiencia térmica del ciclo: = w neto q = 1 − cond qcald qcald MTFC y ER A.- Ciclos para generación de potencia: VAPOR Ciclo Regenerativo. CAA Cerrado Condensado (7): al condensador, previa expansión MTFC y ER A.- Ciclos para generación de potencia: VAPOR Ciclo Regenerativo. CAA Cerrado Conservación de la masa: (sobre el diagrama) Conservación de la energía: Ciclo: wneto = wt − wb = qcald − qcond Componentes - Caldera: qcald = ( h1 − h6 ) - Turbina: wt = h1 − m m1 h2 − 1 − 1 m m - Condensador: qcond - Bomba: - CAA h3 m m = 1 − 1 h3 + 1 h8 − h4 m m wb = h5 − h4 m1 h6 − h5 = m h2 − h7 Eficiencia térmica del ciclo: = DT = T7 − T6 w neto q = 1 − cond qcald qcald MTFC y ER A.- Ciclos para generación de potencia: VAPOR Ciclo Regenerativo. CAA Cerrado Condensado (8): A la caldera, previa compresión MTFC y ER A.- Ciclos para generación de potencia: VAPOR Ciclo Regenerativo. CAA Cerrado Conservación de la masa: (sobre el diagrama) Conservación de la energía: Ciclo: wneto = wt − wb = qcald − qcond Componentes - Caldera: qcald = ( h1 − h7 ) - Turbina: wt = h1 − - Condensador: m m1 h2 − 1 − 1 m m qcond h3 m = 1 − 1 ( h3 − h4 ) m - Bomba: wb = wB1 + wB 2 = 1 − - CAA m1 h6 − h5 = m h2 − h8 m1 m1 h − h + h − h ( ) ( ) 9 8 5 4 m m DT = T8 − T6 Eficiencia térmica del ciclo: = w neto q = 1 − cond qcald qcald MTFC y ER
