Question

A la turbina de un ciclo Rankine entra vapor saturado a 8 MPa y sale del condensador como líquido saturado a 0.008 MPa. La potencia neta obtenida es de 100 MW. Determinar:
• Eficiencia de primera ley del ciclo
• Relación de trabajos
• Flujo másico de vapor
• Calor absorbido por el agua al pasar por la caldera
• Calor cedido por el agua en el condensador

Answer 1

La eficiencia de primera ley del ciclo Rankine es : n = 37.1%

La relacion de trabajos es: rt = 0.84%

El flujo masico de vapor es : 376.7*10³kg/h

El calor absorbido por el agua al pasar por la caldera es: Qc = 269.77MW

El calor cedido por el agua en el condensador es:  Qcd = 169.75MW

Para determinar la eficiencia se procede como se muestra continuación :

Ciclo Rankine :

P1 = 8MPa

P2 = 0.008 MPa

W = 100MW

100%

eficiencia = n = ?

realción de trabajo =rt = ?

flujo masico  = ?

Qabs = ?

Qced = ?

Estado 1

Mediante las tablas de propiedades termodinamicas del agua :

P1 = 8MPa = 80bar

T = 295.1 °C

hg = 2758 kJ/kg

Sg = 5.7432 kJ/kg

Estado 2

P2 = 0.008MPa = 0.08bar

T = 41.51°C

hf = 173.88 kJ/kg

hg  =2577 kJ/kg

Sf = 0.5926 kJ/kgK

Sg = 8.2287 kJ/kgK

vf = 1.0084*10⁻³ m³/kg

La calidad, S2 = S1 expansion adiabatica irreversible:

  x = (S2-Sf)/(Sg-Sf)

 x = (5.7432-0.5926)/(8.2287-0.5926) = 0.6745

Ahora , se calcula la entalpia:

h2 = hf + xhfg

h2 = 173.88 + 0.6745(2577 - 173.88) = 1794.8 kJ/kg

Estado 3

h3 = hf@P = 0.008MPa

h3 = 173.88 kJ/kg

Estado 4

h4 = h3 + v3(P4 - P3)

Presion en caldera P4

Presion en Condensador P3

h4 = 173.88kJ/kg +  1.0084*10⁻³ m³/kg(8-0.008)MPa(10⁶N/m²/1MPa * 1KJ/10³Nm)=  181.94 kJ/kg

Eficiencia :   n = Wt-Wb/Qc

                    n = (h1-h2) - (h4-h3)/h1-h4

                   n = (2758 - 1794.8)-(181.94-173.88)/(2758-181.94)

                  n = 37.1%

           rt = = (h4-h3)/(h1 - h2)

          rt = (181.94 kJ/kg-173.88 kJ/kg)/(2758 kJ/kg-1794.8 kJ/kg)

          rt = 0.84%

   Flujo masico :

                  m = W/(h1-h2)-(h4-h3)

                  m = 100MW(10³KW/MW)(3600s/h)/[(2758-1764.8)-(181.94-173.88)]

                      = 376.7*10³kg/h

Calor absorbido por el agua al pasar por la caldera:

     Qc = m(h1-h2)

     Qc = 376.7*10³kg/h* 1/(10³KW/MW)(3600s/h) * (2758-181.94)kJ/kg= 269.77MW

Calor cedido por el agua en el condensador :

Qcd = m(h2-h3)

Qcd = 376.7*10³kg/h* 1/(10³KW/MW)(3600s/h) * (1794.8-173.88)kJ/kg=169.75MW