Considere una planta termoeléctrica de vapor de agua que opera en el ciclo Rankine ideal con recalentamiento. La planta mantiene la caldera a 5.000 kPa, la sección de recalentamiento a 1200 kPa, y el condensador a 20 kPa. La calidad del vapor húmedo a la salida de ambas turbinas es de 96 por ciento. 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 = 377.05 °C, T5 = 482.16 °C
El valor de a eficiencia termica del ciclo rankkine con recalentamiento es
n = 36%
Explicación:
En un ciclo rakine con recalentamiento 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 Condensador entrada a la bomba)
@P1 = 20kPa
h1 = 251.42 kJ/kg
v1 = 0.001017 m³/kg
Calculamos el trabajo especifico de la bomba
W = v1 (P2 - P1)
W = 0.001017 m³/kg ( 5000kPa - 10kPa) (1kJ/1kPam³)
W = 5.07 kJ/kg
Calculams la entalpia a la entrada de la caldera
h2 = h1 + W
h2 = 251.42 kJ/kg + 5.07 kJ/kg
h2 = 256.49 kJ/kg
La calidad de salida de la caldera es x = 0.96
- Con P4 = 1200kPa nos vamos a tablas
hf = 798.33 kJ/kg
hfg = 1985.4 kJ/kg
sf = 2.2159 kJ/kgK
sfg = 4.3058 kJ/kgK
h4 = hf + xfg
s4 = sf + xsfg sustituimos los valores y obtenemos
h4 = 2704.314 kJ/kg
s4 = 6.3494 kJ/kgK
El proceso 3 - 4 es isoentropico s3 = s4 = 6.3494 kJ/kgK
p3 = 5000kPa
en tabla de vapor sobrecalentado interpolamos y obtenemos
h3 = 3093.91 kJ/kg
T3 = 377.05 °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 = 20kPa nos vamos a tablas
hf = 251.42 kJ/kg
hfg = 2357.5 kJ/kg
sf = 0.8320 kJ/kgK
sfg = 7.0752 kJ/kgK
h6 = hf + xfg
s6 = sf + xsfg sustituimos los valores y obtenemos
h6 = 2514.62 kJ/kg
s6 = 7.6241 kJ/kgK
El proceso 5 - 6 es isoentropico s6 = s5 = 7.6241 kJ/kgK
p5 = 1200kPa
en tabla de vapor sobrecalentado interpolamos y obtenemos
h5 = 3438.52 kJ/kg
T5 = 482.16 °C
Para determinar la eficiencia calculamos los calores de entrada y salida
Qe = (h3 - h2) + (h5 - h4) = 3535.626 kJ/kg
Qs = h6 -h1 = 2263.2 kJ/kg
n = 1 - Qs/Qe
n = 1 - 2263.2 kJ/kg/3535.626 kJ/kg
n = 0.359
n = 36%
Para saber mas sobre el tema, ver siguiente link:
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