Universidad Técnica Nacional Bachillerato en Ingeniería en Producción Industrial Termodinámica

Transcripción

1 Universidad Técnica Nacional Bachillerato en Ingeniería en Producción Industrial Termodinámica Tema: Ciclo de recalentamiento Ciclo de compresión de vapor Realizado por: José Alexis Mesen Aguilar Raquel Jara Villalobos

2 Historia Fue introducido a mediados de la década de 1920, pero fue abandonado en los años de 1930 debido a las dificultades operacionales, con el tiempo, al final de los años de 1940 el aumento constante en las presiones de la caldera hizo necesario reintroducir un solo recalentamiento, así como el doble recalentamiento a principios de la década de Las temperaturas de recalentamiento son muy cercanas o iguales a la temperatura de entrada a la turbina, la presión de recalentamiento óptima se acerca a un cuarto de la presión máxima del ciclo.

3 Recalentamiento Se define el recalentamiento como la diferencia entre la temperatura del vapor refrigerante y su temperatura de saturación, se usa el método presión-temperatura. Consiste en medir la presión de succión en el lugar donde está ubicado el bulbo sensor, convertir esta presión a su temperatura de saturación por medio de una tabla Presión Temperatura y restar de la temperatura de saturación la temperatura del vapor medida en el lugar del bulbo sensor.

4 Tipos de recalentamiento: Recalentamiento estático: Es la cantidad de recalentamiento necesario para vencer las presiones de resorte y equilibrador de manera que cualquier recalentamiento adicional causa que la válvula se abra. Recalentamiento de abertura: Es la cantidad de recalentamiento requerido para para mover el eje de la válvula retirándolo de su asiento después que las presiones de resorte y equilibrador han sido vencidas para permitir el flujo de refrigerante. Recalentamiento de Operación: Es el recalentamiento al cual la VET opera en un sistema de refrigeración. El recalentamiento de operación es la suma de los recalentamientos estático y de abertura. La curva capacidad versus recalentamiento de operación es llamada gradiente de válvula.

5 Aspecto importante: El recalentamiento de operación más deseable depende en gran medida de la diferencia de temperatura (DT) entre el refrigerante y el medio que está siendo enfriado, aire o agua. Donde DT = es la diferencia entre la temperatura de evaporador y la temperatura entrante del fluido que está siendo enfriado.

6 Está compuesto de los siguientes cuatro procesos: Compresión isentrópica en una bomba Adición de calor a presión constante en una caldera Expansión isentrópica en una turbina Rechazo de calor a presión constante en un condensador

7 Beneficios del ciclo Rankine con recalentamiento Pequeño aumento en el rendimiento del ciclo, por lo tanto, un ahorro en los requerimientos de energía. Aumenta el tiempo de vida útil de la turbina.

8 Efecto del recalentamiento El recalentamiento por sí solo no mejora el rendimiento de forma relevante. Existe una presión de recalentamiento óptima en torno a 1/3 de la presión en la caldera. El recalentamiento mejora mucho el título a la salida de la turbina. Por ello se utiliza para compensar el efecto negativo sobre el título en la turbina al subir mucho la presión en la caldera. La potencia del ciclo se reduce de forma proporcional al gasto de la regeneración. El rendimiento aumenta de forma proporcional. En instalaciones de pequeña potencia se instalan pocos calentadores porque la mejora en rendimiento no compensa el coste de la instalación.

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10 Ciclo de compresión de vapor. El ciclo de refrigeración que se utiliza con más frecuencia es por, donde el refrigerante se evapora y se condensa alternadamente, para luego comprimirse en la fase de vapor. Las bombas de calor generalmente resultan más costosas que otros sistemas de calefacción cuando se adquieren y se instalan, pero a la larga ahorran dinero en algunas áreas porque reducen el costo de calefacción. Otro dispositivo que transfiere calor de un medio de baja temperatura a uno de alta temperatura es la bomba de calor, los refrigeradores y las bombas de calor son esencialmente lo mismo; únicamente difieren en sus objetivos.

11 El coeficiente de desempeño (COP)

12 El Ciclo Invertido de Carnot. El ciclo de Carnot es un ciclo totalmente reversible que se compone de dos procesos isotérmicos reversibles y de dos procesos isentrópicos, tiene la máxima eficiencia térmica para determinados límites de temperatura y sirve como un estándar contra el cual los ciclos de potencia reales se comparan.

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14 El Ciclo Ideal de Refrigeración por compresión de Vapor. Compresión isentrópica en un compresor. Rechazo de calor a presión constante en un condensador. Estrangulamiento en un dispositivo de expansión. Absorción de calor a presión constante en un evaporador.

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16 Ciclo Real de Refrigeración por compresión de Vapor. Un ciclo real de refrigeración por compresión de vapor difiere de uno ideal en varios aspectos, principalmente, debido a las irreversibilidades que ocurren en varios componentes. Dos fuentes comunes de irreversibilidad son la fricción del fluido (causa caídas de presión) y la transferencia de calor hacia o desde los alrededores.

17 Selección del Refrigerante Adecuado. R-11. (Se utiliza principalmente en enfriadores de agua de gran capacidad que sirven como sistemas de acondicionamiento del aire en edificios). R-12. (Como el refrigerante más adecuado para uso comercial y le dio a la familia de CFC el nombre comercial Freón ). R-22. (Se usa en acondicionadores de aire tipo ventana, en bombas de calor, acondicionadores de aire de edificios comerciales y en grandes sistemas de refrigeración industrial) R-134a, (Libre de cloro). R-502. (Una mezcla del R-115 y del R-22) es el refrigerante dominante que se usa en los sistemas de refrigeración comerciales como los de los supermercados debido a que permite bajas temperaturas en evaporadores.

18 Sistemas de refrigeración por compresión de múltiples etapas. Cuando el fluido utilizado por todo el sistema de refrigeración en cascada es el mismo, el intercambiador de calor entre las etapas puede sustituirse por una cámara de mezclado (llamada cámara de vaporización instantánea).

19 Sistemas de refrigeración de propósito múltiple con un solo compresor. Algunas aplicaciones requieren refrigeración a más de una temperatura, esto puede lograrse utilizando una válvula de estrangulamiento independiente y un compresor por separado para cada evaporador que opere a temperaturas diferentes. Sin embargo, un sistema de esas características será voluminoso.

20 Licuefacción de gases La licuefacción de gases siempre ha sido un área importante de la refrigeración, pues muchos procesos científicos y de ingeniería a temperaturas criogénicas (temperaturas por debajo de 100 C) dependen de gases licuados.

21 Sistemas de refrigeración por absorción. Algunos ejemplos de fuentes de energía térmica barata incluyen la energía geotérmica, la solar, el calor residual de centrales de cogeneración o de vapor de proceso, e incluso el gas natural cuando está disponible a un precio relativamente bajo.

22 Usos refrigerantes y Bombas de calor. Las instalaciones de refrigeración de alimentos. Preservación de frutas frescas, vegetales, carnes y pescado. La refrigeración de bebidas y productos lácteos como la cerveza y el vino, la leche y el queso. El congelamiento de helados y otros alimentos. La producción de hielo. La refrigeración a baja temperatura en las industrias farmacéutica y algunas otras. Cuartos pintura par autos. Calefacción.

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