Generacin de PotenciaCiclo Rankine

Ciclo Rankine El Ciclo Rankine es un ciclo de potencia termodinmico que tiene como objetivo la conversin de calor en trabajo, y que tiene lugar en una Central Trmica deVapor.Generacin de Potencia

Proceso del Ciclo Rankine El Ciclo Rankine es una modificacin del ciclo Carnot, esto con el fin de mejorar el sistema trmico corrigiendo los problemas que este produce, entre estas Modificaciones estn:

Compresin Isentrpica en una Bomba.Adicin de calor a presin constante en una Caldera.Expansin Isentrpica en una Turbina.Rechazo de Calor a presin constante en un Condensador.Cada componente del Ciclo se analiza como un volumen de control en estado estacionario.Todos los Procesos que realiza el Fluido de Trabajo son internamente reversibles.La Turbina y la Bomba funcionan Adiabaticamente.Consideraciones e Hiptesis.

Diagrama T-S: Ciclo Rankine Ideal El Diagrama T-s de un Ciclo Rankine Ideal est formado por cuatro procesos: 2 Isentrpicos, 2 Isobricos, Adiabtico.

ESTADOS

1:Lquido Saturado. 2: Lquido Comprimido. 3: Vapor Sobrecalentado. 4:Vapor Saturado o Mezcla de Alta Calidad.Diagrama T-v.Diagrama T-V: Ciclo Rankine Ideal 1234

[1-2] Proceso de Compresin:[Bomba]

Proceso del Ciclo Rankine Ideal [2-3] Proceso de Adicin de Calor a Pcte [Caldera][3-4] Proceso de Expansin Isentrpica [Turbina][4-1] Proceso de Rechazo de Calor a Pcte [Condensador]

Irreversibilidades del Ciclo RankineFriccin del FluidoPrdida de Calor

Incrementar la Temperatura Promedio en la Caldera

Cmo incrementar la Eficiencia?Disminuir la Temperatura Promedio en el Condensador

Formas de incrementar la Eficiencia1. Reduccin de la presin del condensador:

Reduce automticamente la temperatura del vapor.

Reduce la temperatura a la cual el calor se rechaza.

2. Incremento de la presin de la caldera:

Elevando la temperatura de ebullicin.

Esto, a su vez, incrementa la temperatura promedio a la que se aade calor al vapor.Formas de incrementar la Eficiencia

3. Sobrecalentamiento del vapor a altas temperaturas:

Es posible elevar la temperatura promedio a la que se aade calor al vapor sin aumentar la presin de la caldera.

logrando un incremento en el trabajo de la turbina.Formas de incrementar la Eficiencia

Ciclo Rankine con Recalentamiento:Consideraciones generales El aumento de la presin de la caldera origina la disminucin de la calidad del vapor de agua que sale de la turbina.La temperatura promedio durante el proceso de recalentamiento puede incrementarse si se aumenta el nmero de etapas de expansin y recalentamiento.

Ciclo Rankine con Recalentamiento. PRIMERA ETAPA (TURBINA DE ALTA PRESION)En sta el vapor se expande isentropicamente hasta una presin intermedia y regresa a la caldera donde se recalienta a presin constante.SEGUNDA ETAPA (TURBINA DE BAJA PRESION)El vapor se expande isentropicamente hasta la presin del condensador para luego dar inicio nuevamente al ciclo.

Cmo Aumentar la Eficiencia? Aumentando la presin de operacin en la caldera.Pero: Origina un mayor grado de humedad. Sin Embargo: Puede solucionarse haciendo uso de recalentamiento.

El Ciclo Rankine Regenerativo consiste, en extraer parte del vapor expandido en la turbina y utilizarlo para suministrar calor al fluido de trabajo, aumentado su temperatura antes de pasar por la fuente principal de calor (Caldera) a una presin determinada. Ciclo Rankine Regenerativo

Ciclo Rankine con calentadores abiertosEn el caso ideal, se ajustan los flujos msicos de las corrientes que entran al calentador, de manera que el resultado de la mezcla a la salida del calentador sea lquido saturado a una presin determinada. Las presiones de entrada deben ser iguales, para que no se produzcan retornos indeseables en las lneas de tuberas.Ciclo Rankine con Recalentador Abierto

Caractersticas de Operacin Ideal: Las presiones de las corrientes que salen del y entran al calentador son idnticas, P2=P3=P6

El agua de alimentacin abandona al calentador como un lquido saturado a la presin de extraccin, T3=Tsat@P6

Ventajas:Tienen menor costo (simplicidad), mejoran el rendimiento, la disposicin de regeneracin es ms eficiente.Ciclo Rankine Regenerativo:Calentadores de agua de alimentacin abiertos

CICLO COMBINADOUn ciclo de potencia combinado es un ciclo basado en un acoplamiento de 2 ciclos diferentes de potencias.De este modo se podra decir que el calor rechazado de un ciclo sea utilizado por el otro ciclo ya sea parcial o totalmente.

Un ciclo combinado consiste en la utilizacin de un ciclo de turbina de gas (BRAYTON) como ciclo superior, y con un ciclo de turbina de vapor (RANKINE)

Esquema de un ciclo combinado

Diagrama del ciclo combinado:

Rendimiento trmico de un ciclo combinadoEs la suma de las 2 potencias de salida y el flujo de calor suministrado al ciclo de la turbina de gas.

Tenemos que incluir los fluidos msicos por que no existe un fluido nico que recorra la instalacin.