CICLO RANKINE NICOLE ARAYA YELBA GAMBOA XENIA POVEDA

Transcripción

1 CICLO RANKINE NICOLE ARAYA YELBA GAMBOA XENIA POVEDA

2 Introduccion Ciclo Rankine o Ciclo de potencia de Vapor se obtendrá la eficiencia de los equipos o unidades que permiten obtener energía eléctrica a partir de la energía química que entregan los gases producto de la combustión a la caldera, la cual a su vez transforma esa energía en energía térmica cediéndola a la turbina, a través del fluido de trabajo que es el vapor de agua, está la recibe y la transforma en energía mecánica, para que finalmente el generador la convierta en energía eléctrica.

3 Ciclo Rankine El ciclo Rankine es un ciclo que opera con vapor, y es el que se utiliza en las centrales termoeléctricas. Consiste en calentar agua en una caldera hasta evaporarla y elevar la presión del vapor. Éste será llevado a una turbina donde produce energía cinética a costa de perder presión. Su camino continúa al seguir hacia un condensador donde lo que queda de vapor pasa a estado líquido para poder entrar a una bomba que le subirá la presión para nuevamente poder introducirlo a la caldera.

4 Los diagramas p-v aparece la llamada campana de cambio de fase

5 Con la introducción y la pequeña explicación del diagrama p-v para el cambio de fase, el ciclo en detalle es el siguiente:

6 Aunque jamás se alcanzan valores tan elevados. Para mejorar en lo posible el aprovechamiento del combustible quemado se somete al fluido a una serie de procesos que tienen como objeto aumentar el área encerrada por el diagrama. Entre éstos destacan los siguientes: - Precalentamiento del agua comprimida con los gases que escapan por la chimenea de la caldera. No aumenta el área del diagrama, pero sí reduce el calor que se debe introducir al ciclo. - Recalentamiento del vapor que ha pasado por la turbina haciéndolo pasar por la caldera y después por otra turbina de baja presión. - Regeneración, que consiste en extraer parte del vapor de la turbina para precalentar el líquido antes de entrar a la caldera.

7 Fluido ideal para un ciclo de Rankine Alta valor del calor latente de vaporización a la temperatura a que ocurre la vaporización. Bajo valor de la capacidad calorífica del líquido. Temperatura crítica superior a la temperatura de funcionamiento más alta. No tener un valor demasiado alto de presión de vapor a la máxima temperatura de funcionamiento. Tener un valor de presión de vapor superior a la presión atmosférica para las temperaturas inferiores de funcionamiento. Bajo valor del volumen específico a las temperaturas inferiores de funcionamiento. Estar en estado líquido a la presión atmosférica y a la temperatura ambiente.

8 Procedimientos para aumentar la eficiencia termodinámica de un ciclo ideal de Rankine Reducción de la presión del condensador: En este procedimiento se disminuye automáticamente la temperatura del condensador otorgando un mayor trabajo a la turbina, una disminución del calor rechazado. Aumentar la presión de la caldera para una temperatura fija: Al aumentar la presión aumenta la temperatura a la cual se añade calor aumentando el rendimiento de la turbina por ende la del ciclo Sobrecalentar la temperatura de entrada de la turbina: se procede a recalentar el vapor a altas temperaturas para obtener un mayor trabajo de la turbina, tiene como ventaja que la humedad disminuye. Recalentamientos intermedios del vapor, escalonando su expansión. Esto es, tener varias etapas de turbina, llevando a condiciones de sobrecalentamiento mediante recalentadores (Moisture Steam Reheaters en el caso de centrales nucleares) y de economizador.

9 Ciclo de Rankine con recalentamiento El ciclo con recalentamiento en su forma más simple consiste en permitir que el vapor de la caldera inicialmente sobrecalentado, se expanda primero en una turbina de alta presión hasta una presión a la cual apenas comience la condensación, luego volver a calentar el vapor mediante un proceso a presión constante, en un equipo llamado recalentador (generalmente un haz de tubos en el interior de horno de la caldera) y finalmente expandirlo hasta la presión del condensador en una turbina de baja presión

10 Ciclo de Rankine regenerativo En un ciclo de Rankine el condensado a la temperatura existente en el condensador es enviado a la caldera donde se produce un calentamiento (del agua) altamente irreversible. Precisamente la eficiencia del ciclo de Rankine es menor que la del de Carnot, fundamentalmente por estas irreversibilidades que se presentan en la caldera. Por lo tanto si el agua de alimentación a la caldera se puede calentar hasta la temperatura existente en la caldera, se eliminarían los efectos irreversibles del ciclo de Rankine.

11 Ciclo real de Rankine.En un ciclo más realista que el ciclo Rankine ideal descrito, los procesos en la bomba y en la turbina no serían exactamente isoentrópicos y el condensador y la caldera presentarían pérdidas de carga. Todo ello generaría una reducción del rendimiento térmico del ciclo. El rendimiento isoentrópico de la turbina, que representa el grado de alejamiento de una turbina respecto al proceso ideal isoentrópico, jugaría un papel principal en las desviaciones al ciclo ideal y en la reducción del rendimiento. El rendimiento isoentálpico de la bomba y las pérdidas de carga en el condensador y la caldera tendrían una influencia mucho menor sobre la reducción de rendimiento del ciclo

12 Conclusiones

13 GRACIAS