Considere una planta termoeléctrica de vapor de agua que opera en el ciclo Rankine ideal con recalentamiento. La planta mantiene la caldera a 7000kPa, la sección de recalentamiento a 800kPa, y el condensador a 10kPa. La cantidad del vapor húmedo a la salida de ambas turbinas es de 93%. Determine la temperatura a la entrada de cada turbina y la eficiencia térmica del ciclo.
Respuestas
La temperartura en cada una de las turbinas del ciclo es
T3 = 373.3 °C, T5 = 416.2 °C
El valor de a eficiencia termica del ciclo rankkine con recalentamiento es
n = 37.6%
Explicación:
En un ciclo rakine con recaentamiento se aprovecha los beneficios del incremento de presion de la caldera sin perjudicar su vida util
En tablas de propiedades termodinamicas ubicas la entalpia y volumen especifico del estado 1 (salida de Condenador entrada a la bomba)
@P1 = 10kPa
- h1 = 191.81 kJ/kg
- v1 = 0.001010 m³/kg
Calculamos el trabajo especifico de la bomba
W = v1 (P2 - P1)
W = 0.001010 m³/kg ( 7000kPa - 10kPa) (1kJ/1kPam³)
W = 7.06 kJ/kg
Calculams la entalpia a la entrada de la caldera
h2 = h1 + W
h2 = 191.81 kJ/kg + 7.06 kJ/kg
h2 = 198.87 kJ/kg
La calidad de salida de la caldera es x = 0.93
Con P4 = 800kPa nos vamos a tablas
- hf = 720.81kJ/kg
- hfg = 2047.5 kJ/kg
- sf = 2.0457 kJ/kgK
- sfg = 4.6160 kJ/kgK
h4 = hf + xfg
s4 = sf + xsfg sustituimos los valores y obtenemos
h4 = 2625 kJ/kg
s4 = 6.3385 kJ/kgK
El proceso 3 - 4 es isoentropico s3 = s4 = 6.3385 kJ/kgK
p3 = 7000kPa
en tabla de vapor sobrecalentado interpolamos y obtenemos
h3 = 3085.5 kJ/kg
T3 = 373.3 °C
En el estado 5 entrada de la segunda turbina tambien se encuentra en estado sobrecalentado, se efectua el mismo procedimiento desde el estado superior (Condensador)
Con P6 = 10kPa nos vamos a tablas
- hf = 191.81kJ/kg
- hfg = 2392.1kJ/kg
- sf = 0.6492 kJ/kgK
- sfg = 7.4996 kJ/kgK
h6 = hf + xfg
s6 = sf + xsfg sustituimos los valores y obtenemos
h6 = 2416.4 kJ/kg
s6 = 7.6239 kJ/kgK
El proceso 5 - 6 es isoentropico s6 = s5 = 7.6239 kJ/kgK
p5 = 800kPa
en tabla de vapor sobrecalentado interpolamos y obtenemos
h5 = 3302 kJ/kg
T5 = 416.2 °C
Para determinar la eficiencia calculamos los calores de entrada y salida
Qe = (h3 - h4) + (h5 - h4) = 3563.6 kJ/kg
Qs = h6 -h1 = 2224.6 kJ/kg
n = 1 - Qs/Qe
n = 1 - 2224.6 kJ/kg/3563.6 kJ/kg
n = 0.3757
n = 37.6%