c rankine mbe
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Martn Brcenas
Facultad de IngenieraDivisin de Ciencias Bsicas
Ciclo de Rankine (de vapor)
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Condensador
1 2
34
Diagrama de flujo
Ciclo de Rankine (de vapor)
Caldera
Bomba
Turbina
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Ciclo de Rankine (de vapor)
1 2 Expansin isentrpica en la turbina.2 3 Cambio de fase a presin y temperatura constantes en el
condensador.
3 4 Aumento de presin isentrpica en el compresor.4 1 Transmisin de calor a presin constante en la caldera
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Diagramas v,P y s,T
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( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )12122122
121221
22
hhzzgvv21
mW
mQ
hhzzgvv21mWQ
++=+
++=+rr
&&
&&
rr&&&
Ciclo de Rankine
hepecwq ++=+
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Ciclo de Rankineq=0 para la turbina y para la bomba
w=0 para la caldera y el condensador
El cambio de energa cintica y el cambio de energa potencial para los equipos que componen el ciclo.
El trabajo neto para el ciclo est dado por:wturbina=h1-h2 ; wbomba=h4-h3 ; wneto= wturbina-wbomba
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Ciclo de RankineEl calor suministrado en la caldera:
q = 4q1 = h1 h4
La eficiencia del ciclo estar dada por:
( ) ( )41
3421
sum
neto
hhhhhh
qw
=
=
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Ciclo de RankineLa eficiencia del ciclo se puede rescribir como:
( ) ( )( ) ( )( )( )31
21
3431
3421
hhhh
hhhhhhhh
=
=
Ya que el trabajo de la bomba es despreciable, pero si se desea calcular: wbomba= h4 - h3 = v (P4-P3)
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Ejemplo: Considere un ciclo Rankine ideal que utiliza vapor de agua: la presin en la caldera es de 20 bar y la presin en el condensador es de 0.075 bar; considerando que la entrada de la turbina es saturado, calcular:
a) El trabajo realizado por la bomba.
b) El trabajo entregado por la turbina.
c) El calor recibido por el sistema en la caldera.
d) La eficiencia del ciclo.
e) El incremento de entropia en cada proceso.
Datos complementarios:
h1=2799.5 kJ/kg; h2=1975.7 kJ/kg; h3=168.79 kJ/kg; v3=1.008x10-3 m3/kg
s1=6.3409 kJ/kgK; s2=5.764 kJ/kgK;