Ciclo Rankine Regenerativo

Transcripción

1 Ciclo Rankine Regenerativo

2 DEFINICIÓN DE LA REGENERACIÓN Su función principal es hacer un calentamiento con un foco de calor interno al sistema en vez de utilizar un foco externo.

3 CICLO RANKINE REGENERATIVO Esta modificación al ciclo básico consiste en extraer una parte del flujo de trabajo en varias etapas intermedias de la turbina y pasarla por calentadores, en los cuales el vapor cede su calor al agua que sale del condensador para elevar su temperatura. En el ciclo regenerativo normalmente se emplean calentadores de tipo abierto y calentadores de tipo cerrado.

4 ASPECTOS IMPORTANTES DEL CICLO RANKINE CON REGENERACIÓN El dispositivo donde el agua de alimentación se calienta mediante regeneración se llama regenerador o calentador de agua de alimentación (CAA). La regeneración no sólo mejora la eficiencia del ciclo, también proporciona un medio conveniente de des airear el agua de alimentación (al eliminar el aire que se filtra al condensador) para evitar la corrosión en la caldera. Ayuda a controlar el gran flujo volumétrico del vapor en las etapas finales de la turbina (debido a los grandes volúmenes específicos a bajas presiones) La regeneración se utiliza en todas las centrales eléctricas de vapor modernas desde su introducción a principios de la década de 1920.

5 CALENTADOR DE AGUA DE ALIMENTACIÓN Un calentador del agua de alimentación es un intercambiador de calor donde éste se transfiere del vapor al agua de alimentación mediante la mezcla de ambos flujos de fluido (calentadores de agua de alimentación abiertos) o sin mezclarlos (calentadores de agua de alimentación cerrados).

6 TIPOS DE CALENTADORES

7 CALENTADOR ABIERTO Un calentador abierto de agua de alimentación (o de contacto directo) es básicamente una cámara de mezclado en la que el vapor extraído de la turbina se mezcla con el agua de alimentación que sale de la bomba. Idealmente, la mezcla sale del calentador como líquido saturado a la presión del calentador.

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9 CALENTADOR DE TIPO CERRADO Otro tipo de calentador de agua de alimentación frecuentemente utilizado en las centrales eléctricas de vapor es el calentador cerrado de agua de alimentación, en el cual el calor se transfiere del vapor extraído hacia el agua de alimentación sin que suceda ninguna mezcla.

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11 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL CALENTADOR ABIERTO Ventajas Desventajas Son simples y económicos Tienen buenas características de transferencia de calor Llevan al agua al estado de saturación Debido a su modo de operar cada calentador requiere una bomba para manejar el agua de alimentación.

12 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL CALENTADOR CERRADO Ventajas Desventajas Debido a su modo de operar no requieren una bomba independiente para cada calentador ya que el vapor extraído y el agua de alimentación pueden estar a presiones diferentes. Son mas complejos por su red de tuberías internas, por ende resulta ser mas caro. Su transferencia de calor es menos efectiva porque no se permite que los dos flujos entren en contacto directo.

13 EFECTOS DE LA REGENERACIÓN La potencia del ciclo se reduce de forma proporcional al gasto de la regeneración. El rendimiento aumenta de forma significativa. En las instalaciones de pequeña potencia se instalan pocos calentadores porque la mejora en rendimiento no compensa el costo de la instalación. En instalaciones de gran potencia se instalan un gran número de calentadores (7-8) hasta que el agua alcanza la temperatura de cambio de fase. Siempre se utiliza uno de los calentadores (abiertos) como desaireador.

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15 CASO INTERVENCIÓN DEL CICLO REGENERATIVO EN UNA PLANTA Por ejemplo en una planta, si antes se producía 1000 mil unidades de algún producto (etc.), la regeneración interviene de modo que entonces no es que en la planta por estar produciendo 1000 unidades y que ahora con la regeneración va producir 600 unidades. Sino que lo que se hace es que produce las 1000 unidades, pero ya no va estar consumiendo, lo que estaba consumiendo para esos 600 unidades, sino que produce 1000 unidades pero consume como si estuviera haciendo las 600 unidades. Es decir con la regeneración hay un mejoramiento en el rendimiento térmico, consumiendo lo mismo produzco más, o produzco lo mismo consumiendo menos.

16 TIPOS DE CICLOS REGENERATIVOS Ciclo regenerativo ideal: En el ciclo ideal no existe diferencia térmica en los precalentadores (PM1, PM2 y PM3), ni caída de presión en los diversos conductos, algo que si ocurre en el ciclo real. Ciclo regenerativo con recalentamiento intermedio : Este ciclo es una combinación del ciclo con recalentamiento intermedio y del ciclo regenerativo, es el más utilizado en las centrales térmicas modernas porque permite aprovechar las ventajas de ambos ciclos. Por un lado, su rendimiento es elevado gracias a la aportación regenerativa, y para evitar que al final de la expansión el vapor sea demasiado húmedo, cuenta con un recalentamiento intermedio, que disminuye el grado de humedad al final de la última expansión.

17 APORTACIONES DEL CICLO RANKINE REGENERATIVO La eficiencia térmica del ciclo Rankine aumenta como resultado de la regeneración. Esto se debe a que la regeneración eleva la temperatura promedio a la que el calor se transfiere al vapor en la caldera aumentando la temperatura del agua antes de que entre a la caldera. La eficiencia del ciclo se incrementa aún más cuando aumenta el número de calentadores de agua de alimentación. Muchas grandes centrales que operan en la actualidad utilizan hasta ocho calentadores de agua de alimentación; el número óptimo se determina con base en consideraciones económicas. El uso de un calentador de agua de alimentación adicional no puede ser justificado a menos que ahorre más en relación con los costos del combustible que se gastó en su propio costo.

18 GRACIAS POR SU ATENCIÓN!