ciclos rankine
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Ciclos RankineTRANSCRIPT
-
CICLOS DE MCICLOS DE MQUINAS TQUINAS TRMICAS DE VAPORRMICAS DE VAPOR
Fuente Caliente
Fuente fra
MT
QFC
QFF
W NETO
FLUIDO DE TRABAJO: VAPOR
tCARNOT
FC
NETOt Q
WsumidaEnergacon
lEnergauti ==
1.
.
==
TOTAL
NETOt
W
WdatalinstalaPotenciato
ilPotenciatr
Rendimiento trmico:
Relacin de trabajo:
-
CICLOS DE MCICLOS DE MQUINAS TQUINAS TRMICAS DE VAPORRMICAS DE VAPOR
CICLO CARNOT : MXIMO RENDIMIENTO PARA T FC Y TFF DADAS
3
1
4
2
( )FC
FF
FC
FFFC
FC
FFFC
FC
NETOt T
T
T
TT
Q
QQ
Q
W=
=
== 1
TFC
TFF
-
3
4
1 2
34
CICLO CARNOT : INSTALACIN
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DIFICULTADES QUE DETERMINAN LA MODIFICACIN DEL CICLO DE CARNOT
COMPRESIN ISOENTRPICA DE MEZCLA
LQUIDO-VAPOR
DIFICULTAD DE LOGRAR EL ESTADO DEL
FLUIDO A LA ENTRADA DEL COMPRESOR
CANTIDAD DE LQUIDO EN EL FLUIDO QUE
SALE DE LA TURBINA: EROSIN
LIMITACIN DE LA TEMPERATURA DE LA
FUENTE CALIENTE (TEMP. CRTICA BAJA: 374C)
BAJA RELACION DE TRABAJO
CT
NETO
WW
W
staladaPotenciain
ilPotenciatrt
+==
>>
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CICLO RANKINE:
2
34
3
4
-
HIPTESIS PARA SU ESTUDIO TRMODINMICO:
FLUIDO DE TRABAJO: AGUA SUBSTANCIA PURA
PROCESOS O EVOLUCIONES: IDEALES INTERNAMENTEREVERSIBLES
LQUIDO INCOMPRESIBLE
CICLO RANKINE IDEALCICLO RANKINE IDEAL
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SI CONSIDERAMOS LA PRIMERA LEY APLICADA A ESTE CICLO
ciclo
Qciclo
W
Q neto W neto
Q FC Q FF W neto
-
W neto W T W B
QFC m h3 h1( ) QFF m h4 h5( )W T m h 3 h 4( )
W B m h 5 h 1( ) W B m v 5 p B p C( )
WnetoQFC
h3 h4( ) h1 h5( )
h3 h1
Caldera Condensador
CARNOTt TFC
DISMINUIR LA TEMPERATURA
PROMEDIO A LA QUE SE ENTREGA CALOR
< TFF
DISMINUCIN DE LA PRESIN EN EL CONDENSADOR
AUMENTO DE LA TEMPERATURA FINAL EN EL SOBRECALENTADOR
AUMENTO DE LA PRESIN EN LA CALDERA
MEJORAS PARA INCREMENTAR LA EFICIENCIA DEL CICLO RANKINE CON SOBRECALENTAMIENTO
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1.DISMINUCIN DE LA PRESIN EN EL CONDENSADOR
Temp. medio de enfriamiento
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2. AUMENTO DE LA TEMPERATURA FINAL EN EL SOBRECALENTADOR
T3 < Tmax metalrgica
-
3. AUMENTO DE LA PRESIN EN LA CALDERA
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CICLO RANKINE CON EXPANSIN MLTIPLE Y SOBRECALENTAMIENTO INTERMEDIO
Permite incrementar el Wneto sin humedad excesiva al f inal de la expansin
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W T m 6 h 5 h 6( ) m 2 h 5 h 7( )+
CICLO RANKINE REGENERATIVO
CALENTADOR ABIERTO
Ver problema 2 del TP4
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CICLO RANKINE REGENERATIVO
CALENTADOR ABIERTO
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CICLO FRIGORCICLO FRIGORFICOFICO
Fuente Caliente
Fuente fra
MF
QFC
QFF
W N
FFFC
FF
N
FF
QQ
Q
W
Q
sumidaEnergacon
lEnergautiMF
COP
===
FFFC
FC
N
FC
QQ
Q
W
Q
sumidaEnergacon
lEnergautiBC
COP
===
(NO SE LLAMAN RENDIMIENTOS PORQUE SON >1)
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CICLO INVERSO DE CARNOT : MXIMA EFICIENCIA
We
TU
RB
INA
IS
OE
NT
R
PIC
A
3
4
-
CICLO INVERSO DE CARNOT
FFFC
FF
FFFC
FF
FFFC
FF
TT
T
STST
ST
QQ
QMFCarnot
COP
=
=
=
FFFC
FC
FFFC
FC
FFFC
FC
TT
T
STST
ST
QQ
QBCCarnot
COP
=
=
=
EJ: Si TFF=0C=273K Y T FC=30C=303K ; COP MFC=9,1 ; CPFBCC=10,1
S
-
DIFICULTADES PARA MATERIALIZAR EL CICLO DE CARNOT EN UNA MQUINA REAL
EXPANSIN ISOENTRPICA DE VAPOR HMEDO:
EXPANSIN CON ALTO PORCENTAJE DE HUMEDAD
WE ES PEQUEO FRENTE A LOS COSTOS DE INVERSIN Y OPERACIN DE LA TUBINA
PARA DISMINUIR LA PRESIN DESDE P CON HASTA PEVAP SIMPLEMENTE SE COLOCA UN DISPOSITIVO QUE GENERE PRDIDA DE CARGA:
VLVULA REDUCTORA O TUBO CAPILAR
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CICLO FRIGORFICO A COMPRESIN DE VAPOR EN RGIMEN HMEDO
ISOENTLPICA IRREVERSIBLE!!
4
Disminucin en Q FF respecto de Carnot
3
4
INCONVENIENTE: EL COMPRESOR DEBE MANEJAR DOS FASES
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CICLO FRIGORFICO A COMPRESIN DE VAPOR EN RGIMEN SECO
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HELADERA DOMSTICA
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CICLO CON DOBLE EXPANSIN: DOS FROS
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CICLO REAL : IRREVERSIBILIDADES
-
CICLO REAL : IRREVERSIBILIDADES EN EL COMPRESOR
12
12
hh
hh
w
w
lTrabajorea
alTrabajoide s
C
sC
===Rendimiento isoentrpico del compresor
Temp CF
Tamb
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SELECCIN DEL REFRIGERANTE:
PEVAP > PATM
PCOND < 20 bar
TEVAP: 5 A 10 C MENOR A LA REQUERIDA EN LA CMARA A REFRIGERAR
TCOND: 5 A 10 C MAYOR QUE LA TFC (AMBIENTE, AGUA SUPERFICIAL O SUBTERRNEA)
NO TXICO
NO CORROSIVO
ALTO PUNTO CRTICO
CALOR LATENTE DE EVAPORACIN ALTO
BAJO COSTO
NO DAAR EL AMBIENTE
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AUMENTAR EL EFECTO FRIGORFICO
MINIMIZAR EL TRABAJO DE COMPRESIN
EN EL PRIMER CASO SE RECURRE AL SUBENFRIAMIENTO DEL LQUIDO SATURADO A LA SALIDA DEL CONDENSADOR
EN EL SEGUNDO CASO SE RECURRE A LA COMPRESIN MULTIETAPA CON REFRIGERACIN INTERMEDIA.
MEJORAS PARA INCREMENTAR EL COP
N
FF
W
Q
sumidaEnergacon
lEnergautiMF
COP ==
-
SUBENFRIAMIENTO DEL LQUIDO SATURADO
N
FF
W
QMF
COP =
-
COMPRESIN EN DOS ETAPAS Y SUBENFRIAMIENTO DEL LQUIDO SATURADO
-
COMPRESIN EN DOS ETAPAS Y ENFRIAMIENTO INTERMEDIO POR REINYECCIN
12
34
8
7
6 5
8
-
ACONDICIONADOR DE AIRE: BOMBA DE CALOR / MQUINA FRIGORFICA
Aire caliente
Aire fro
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SISTEMAS DE REFRIGERACIN POR ABSORCIN
ABSORBEDOR
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FINFINFINFIN