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Trabajo Practico sobre Ciclo de RankineTRANSCRIPT
UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL CURSO LECTIVO 2015 GRUPO N°11
FACULTAD REGIONAL AVELLANEDA 4° 1° pág. 1
CATEDRA TECNOLOGÍA DEL CALOR TRABAJO PRACTICO Nº 1 REVISION : D
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECANICA CICLO DE RANKINE FECHA : 04/11/2015
1ERA PARTE: CICLO BÁSICO:
Se dispone de una instalación que opera según ciclo ideal de Rankine, con sobrecalentamiento y recalentamiento y sin regeneraciones. El recalentamiento se realiza a presión intermedia que resulta de la expansión final de la etapa de alta de la turbina y la temperatura de saturación de caldera. Los datos son Presión de caldera y tempera-turas de sobrecalentamiento, recalentamiento y condensador.
A) Realizar gráfico instalación y diagrama T‐S.
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B) Calcular el trabajo y el rendimiento del ciclo para la fracción de un 1Kg de vapor circulante:
DATOS – Grupo 11:
- P caldera: 72 Kg’/cm2
- T sobrecalentamiento y recalentamiento: 450°C
- T condensador: 55°C
B.1) Obtención de los parámetros de estado de cada punto:
Punto 1: Con la temperatura del condensador (55°C), los parámetros quedan definidos.
Punto P (Kg/cm2) T(°C) v (m3/Kg) u (KJ/Kg) h (KJ/Kg) s (KJ/Kg.K) X Tabla Estado
1 0,1608 55 0,00101456 230,21 230,23 0,7679 0 20 Liquido saturado
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Punto 2: La bomba de baja, aumenta la presión a entropía prácticamente constante.
;
Punto P (Kg/cm2) v (m3/Kg) u (KJ/Kg) h (KJ/Kg) s (KJ/Kg.K) Estado
2 72 0,00101456 230,21 237,373 0,7679 Liquido subenfriado
Punto 3: Nos encontramos a Presión de caldera, obteniendo los valores directamente de tabla.
- Para P caldera: 72 Kg’/cm2 hay que interpolar.
Punto P (Kg/cm2) T(°C) v (m3/Kg) u (KJ/Kg) h (KJ/Kg) s (KJ/Kg.K) X Tabla Estado
3
71,248 285,9 0,0013513 1257,6 1267 3,1211 0 20 Liquido Saturado
81,163 295,1 0,0013842 1305,6 1316,6 3,2068 0 20 Liquido Saturado
Interpolando…
72 286,42 0,0013531 1260,9 1269,78 3,1259 0 20 Liquido Saturado
Punto 4: Nos encontramos a Presión de caldera (zona vapor saturado), obteniendo los valores directamente de tabla.
- Para P caldera: 72 Kg’/cm2 hay que interpolar.
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Punto P (Kg/cm2) T(°C) v (m3/Kg) u (KJ/Kg) h (KJ/Kg) s (KJ/Kg.K) X Tabla Estado
4
71,248 285,9 0,02737 250,5 2772,1 5,8133 1 20 Vapor Saturado
81,163 295,1 0,02352 2569,8 2758 5,7432 1 20 Vapor Saturado
72 286,42 0,027154 2579,9 2771,31 5,8094 1 20 Vapor Saturado
Punto 5: Nos encontramos a Presión de caldera (zona vapor sobrecalentado), obteniendo los valores directamente de tabla.
- Para P caldera: 72 Kg’/cm2 hay que interpolar.
Punto P (Kg/cm2) T(°C) v (m3/Kg) h (KJ/Kg) s (KJ/Kg.K) Tabla Estado
5
70 450 0,04513 3287,057 6,64 21 Vapor Sobrecalentado
76 450 0,04128 3277,845 6,5938 21 Vapor Sobrecalentado
72 450 0,043846 3283,9863 6,62477 21 Vapor Sobrecalentado
Punto 6: La presión intermedia queda definida por la temperatura de la caldera (286,42°C) y la expansión es a
entropía constante ( .
Buscamos en la tabla de vapor sobrecalentado (Tabla 21), busco y realizo una doble interpolación.
Punto P (Kg/cm2) T(°C) h (KJ/Kg) s (KJ/Kg.K) Tabla Estado
6
20
260 2926,154 6,597 21 Vapor
Sobrecalentado 300 3019,94 6,7684 21
286,42 2987,28 6,71 21
25
260 2906,06 6,4656 21 Vapor
Sobrecalentado 300 3005,28 6,646 21
286,42 2971,623 6,585 21
23,304 286,42 2976,94 6,6273 21 Vapor
Sobrecalentado
Punto 7: Con la presión intermedia y la temperatura de recalentamiento (450°C) queda definido el punto.
Punto P (Kg/cm2) T(°C) h (KJ/Kg) s (KJ/Kg.K) Tabla Estado
7
20 450 3357,3949 7,29089352 21 Vapor Sobrecalentado
25 450 3351,1147 7,18119936 21
23,304 450 3352,245 7,21842 21 Vapor Sobrecalentado
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Punto 8: Tengo la temperatura del condensador (55°C), y la presión en 1. Me encuentro adentro de la campana, en la zona de vapor humedo. Debo hallar el título y luego aplicar la regla de la palanca para definir los estados.
Donde: y lo saco de tabla 20.-
8,5443
Punto P (Kg/cm2) T(°C) h (KJ/Kg) s (KJ/Kg.Kg) X Tabla Estado
8 0,1608 55 2347,2458 7,21842 0,8930 20 Vapor Humedo
B.2) Cálculo del rendimiento del ciclo:
b.2.1) Cálculo de Q1
b.2.2) Cálculo de trabajo Turbina Alta:
b.2.3) Cálculo de trabajo Turbina Baja:
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b.2.4) Cálculo de trabajo de la bomba
b.2.5) Cálculo del Trabajo Total del Ciclo:
b.2.6) Cálculo del rendimiento del Ciclo:
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C) Verificar rendimiento y potencia entregada por el ciclo con las siguientes modificaciones:
C1) Elevando la temperatura de sobrecalentamiento y recalentamiento 50°C:
C.1.1) Obtención de los parámetros de estado de cada punto:
Punto 5: Nos encontramos a Presión de caldera (zona vapor sobrecalentado), obteniendo los valores directamente de tabla.
- Para P caldera: 72 Kg’/cm2 hay que interpolar.
Punto P (Kg/cm2) T(°C) v (m3/Kg) h (KJ/Kg) s (KJ/Kg.K) Tabla Estado
5
70 500 0,04918 3410,986 6,8065 21 Vapor Sobrecalentado
76 500 0,04505 3403,450 6,7617 21 Vapor Sobrecalentado
72 500 0,04780 3408,474 6,7914 21 Vapor Sobrecalentado
Punto 6: La presión intermedia queda definida por la temperatura de la caldera (286,42°C) y la expansión es a
entropía constante ( .
Buscamos en la tabla de vapor sobrecalentado (Tabla 21), busco y realizo una doble interpolación.
Punto P (Kg/cm2) T(°C) h (KJ/Kg) s (KJ/Kg.K) Tabla Estado
6
18
260 2933,272 6,657 21 Vapor
Sobrecalentado 300 3026,220 6,824 21
286,42 2994,663 6,767 21
19
260 2929,504 6,626 21 Vapor
Sobrecalentado 300 3022,870 6,796 21
286,42 2991,175 6,7383 21
Interpolando…
18,66 286,42 2992,345 6,748 21 Vapor
Sobrecalentado
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Punto 7: Con la presión intermedia y la temperatura de recalentamiento (500°C) queda definido el punto.
Punto P (Kg/cm2) T(°C) h (KJ/Kg) s (KJ/Kg.K) Tabla Estado
7
18 500 3470,020 7,490 21 Vapor Sobrecalentado
19 500 3469,183 7,464 21
Interpolando…
18,66 500 3469,433 7,473 21 Vapor Sobrecalentado
Punto 8: Tengo la temperatura del condensador (55°C), y la presión en 1. Me encuentro adentro de la campana, en la zona de vapor húmedo. Debo hallar el título y luego aplicar la regla de la palanca para definir los estados.
Donde: y lo saco de tabla 20.-
8,8821
Punto P (Kg/cm2) T(°C) h (KJ/Kg) s (KJ/Kg.Kg) X Tabla Estado
8 0,1608 55 2430,93 7,473 0,9283 20 Vapor húmedo
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C1.2) Cálculo del rendimiento del ciclo:
c.1.2.1) Cálculo de Q1
C1.2.2) Cálculo de trabajo Turbina Alta:
C1.2.3) Cálculo de trabajo Turbina Baja:
C1.2.4) Cálculo de trabajo de la bomba
C1.2.5) Cálculo del Trabajo Total del Ciclo:
C1.2.6) Cálculo del rendimiento del Ciclo:
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C2) Bajando 10°C la temperatura del condensador
C.2.1) Obtención de los parámetros de estado de cada punto:
Punto 1: Con la temperatura del condensador (45°C), los parámetros quedan definidos.
Punto P (Kg/cm2) T(°C) v (m3/Kg) u (KJ/Kg) h (KJ/Kg) s (KJ/Kg.K) X Tabla Estado
1 0,09788 45 0,0010099 188,44 188,45 0,6387 0 20 Liquido saturado
Punto 2: La bomba de baja, aumenta la presión a entropía prácticamente constante.
;
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Punto P (Kg/cm2) v (m3/Kg) u (KJ/Kg) h (KJ/Kg) s (KJ/Kg.K) Estado
2 72 0,0010099 188,44 195,566 0,6387 Liquido
subenfriado
Punto 8: Tengo la temperatura del condensador (45°C), y la presión en 1. Me encuentro adentro de la campana, en la zona de vapor húmedo. Debo hallar el título y luego aplicar la regla de la palanca para definir los estados.
Donde: y lo saco de tabla 20.-
13,339
Punto P (Kg/cm2) T(°C) h (KJ/Kg) s (KJ/Kg.Kg) X Tabla Estado
8 0,09788 45 2281,94 7,21842 0,8742 20 Vapor húmedo
C2.2) Cálculo del rendimiento del ciclo:
c.2.2.1) Cálculo de Q1
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C2.2.2) Cálculo de trabajo Turbina Alta:
C2.2.3) Cálculo de trabajo Turbina Baja:
C2.2.4) Cálculo de trabajo de la bomba
C2.2.5) Cálculo del Trabajo Total del Ciclo:
C2.2.6) Cálculo del rendimiento del Ciclo:
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D) Comparar los ciclos de las mejoras con el básico.
D1) Realizar un esquema de diagrama TS superponiendo las mejoras sobre el básico.
D2) Calculo de las ganancias:
D3) Conclusiones:
Ambas opciones mejoran el rendimiento del ciclo, el cálculo de ganancia me indica que si la temperatura del condensador baja 10°C produciría un 3,75% más, mientras que si aumento la temperatura de sobrecalentamiento y recalentamiento a 500°C produciría un 4,06%. Es decir, ambos ciclos quedan comparables respecto al rendimiento pero aumentando la temperatura de sobrecalentamiento obtengo mayor trabajo que si bajo la temperatura del condensador. (1447,5KJ/Kg > 1370,2KJ/Kg).
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La reforma de aumentar la temperatura de sobrecalentamiento y recalentamiento a 500° está limitada debido a un cambio de los materiales de los tubos ya que vamos a necesitar tubos de aleación. Esta modificación encarece la instalación, además la necesidad de mano de obra especializada, es decir, se necesita mayor inversión.
Por otro lado, en la segunda reforma estamos sujetos a la temperatura de la fuente fría del condensador, otorgando un mayor trabajo a la turbina, es decir, una disminución del calor rechazado. La desventaja es la evaluación económica de la necesidad de emplear equipos de enfriamiento que aseguren menores ∆T respecto del medio ambiente.
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3ERA. PARTE: ACERCAMIENTO AL CICLO REAL – EVALUACIÓN DE IRREVERSIBILIDADES:
Considerando el ciclo básico de la primera parte, afectar el mismo con las siguientes irreversibilidades:
Rendimientos isoentrópicos:
;
Perdidas:
Sobrecalentador: 10% ; Recalentador: 10% ; Válvulas admisión turbinas: 5%
A) Realizar gráfico instalación y diagrama T‐S.
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B) Calcular el trabajo y el rendimiento del ciclo para con las irreversibilidades indicadas:
DATOS – Grupo 11:
- P caldera: 72 Kg’/cm2
- T sobrecalentamiento y recalentamiento: 450°C
- T condensador: 55°C
B.1) Obtención de los parámetros de estado de cada punto:
Punto 1: Con la temperatura del condensador (55°C), los parámetros quedan definidos.
Punto P (Kg/cm2) T(°C) v (m3/Kg) u (KJ/Kg) h (KJ/Kg) s (KJ/Kg.K) X Tabla Estado
1 0,1608 55 0,00101456 230,21 230,23 0,7679 0 20 Liquido saturado
Punto 2: La bomba de baja, aumenta la presión a entropía prácticamente constante, con un rendimienro isoentrópico igual a 0,6.
; despejo h2’
Punto 5’: Tengo perdida de carga de 10% por lo que llego a T: 450°C pero a una presión menor.
P caldera: 72 Kg’/cm2
P5’: 72 Kg’/cm2 x 0,90
P5’: 64,80 Kg’/cm2 hay que interpolar.
Punto P (Kg/cm2) T(°C) v (m3/Kg) h (KJ/Kg) s (KJ/Kg.K) Tabla Estado
5’
60 450 0,05327 3301,30 6,726 21 Vapor Sobrecalentado
66 450 0,04809 3292,92 6,6733 21 Vapor Sobrecalentado
64,80 450 0,049126 3294,60 6,6838 21 Vapor Sobrecalentado
Punto 5’’: Tengo perdida de carga del 5% en las válvulas de admisión de la turbina, se expande con entalpía constante (h5’ = h5’’).
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P5’: 64,80Kg’/cm2
P5’’: 64,80 Kg’/cm2 x 0,95
P5’’: 61,56Kg’/cm2 hay que interpolar.
Punto P (Kg/cm2) T(°C) h (KJ/Kg) s (KJ/Kg.K) Tabla Estado
5’’
60
400 3227,60 6,6206 21 Vapor
Sobrecalentado 450 3301,29 6,7261 21
445,46 3294,60 6,7165 21
66
400 3216,72 6,5657 21 Vapor
Sobrecalentado 450 3292,92 6,6733 21
451,10 3294,60 6,6635 21
Interpolando…
61,56 446,93 3294,60 6,7027 21 Vapor
Sobrecalentado
Punto 6: Considerando una expansión adiabática y a temperatura de caldera con entropía constante (s6 = s5’’).
Punto P (Kg/cm2) T(°C) h (KJ/Kg) s (KJ/Kg.K) Tabla Estado
6
18
260 2933,27 6,6570 21 Vapor
Sobrecalentado 300 3026,22 6,8237 21
286,42 2994,62 6,7671 21
19
260 2929,50 6,6260 21 Vapor
Sobrecalentado 300 3022,87 6,7960 21
286,42 2991,17 6,7383 21
Interpolando…
18,66 286,42 2992,34 6,7480 21 Vapor
Sobrecalentado
Punto 6’: Considero rendimiento isoentrópico en la expansión, igual a 0,75.
; despejo h6’
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Punto 7: Con la presión intermedia y la temperatura de recalentamiento (450°C) queda definido el punto.
Punto P (Kg/cm2) T(°C) h (KJ/Kg) s (KJ/Kg.K) Tabla Estado
7
20 450 3357,3949 7,29089352 21 Vapor Sobrecalentado
25 450 3351,1147 7,18119936 21
Interpolando…
23,304 450 3352,245 7,21842 21 Vapor Sobrecalentado
Punto 7’: Tengo perdida de carga de 10% por lo que llego a T: 450°C pero a una presión menor.
P intermedia: 23,304 Kg’/cm2
P7’: 23,304 Kg’/cm2 x 0,90
P7’: 20,97 Kg’/cm2 hay que interpolar.
Punto P (Kg/cm2) T(°C) v (m3/Kg) h (KJ/Kg) s (KJ/Kg.K) Tabla Estado
7’
20 450 0,1667 3357,39 7,2909 21 Vapor Sobrecalentado
25 450 0,1328 3351,11 7,1812 21 Vapor Sobrecalentado
20,97 450 0,1601 3356,17 7,2696 21 Vapor Sobrecalentado
Punto 7’’: Tengo perdida de carga del 5% en las válvulas de admisión de la turbina, se expande con entalpía constante (h7’ = h7’’).
P7’: 20,97 Kg’/cm2
P7’’: 20,97 Kg’/cm2 x 0,95
P7’’: 19,92 Kg’/cm2 hay que interpolar.
Punto P (Kg/cm2) T(°C) h (KJ/Kg) s (KJ/Kg.K) Tabla Estado
7’’
19
400 3227,60 6,6206 21 Vapor
Sobrecalentado 450 3301,29 6,7261 21
446 3356,17 6,7176 21
20
400 3216,72 6,5657 21 Vapor
Sobrecalentado 450 3292,92 6,6733 21
446 3356,17 6,6646 21
Interpolando…
19,92 446 3356,17 6,6688 21 Vapor
Sobrecalentado
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Punto 8: Tengo la temperatura del condensador (55°C), y la presión en 1. Me encuentro adentro de la campana, en la zona de vapor húmedo. Debo hallar el título y luego aplicar la regla de la palanca para definir los estados.
Donde: y lo saco de tabla 20.-
7,8163
Punto P (Kg/cm2) T(°C) h (KJ/Kg) s (KJ/Kg.Kg) X Tabla Estado
8 0,1608 55 2166,85 6,6688 0,8169 20 Vapor Húmedo
Punto 8’: Considero rendimiento isoentrópico en la expansión, igual a 0,75.
; despejo h8’
<
Punto P (Kg/cm2) T(°C) h (KJ/Kg) s (KJ/Kg.Kg) X Tabla Estado
8´ 0,1608 55 2464,18 7,5745 0,8169 20 Vapor Húmedo
B.2) Cálculo del rendimiento del ciclo:
b.2.1) Cálculo de Q1
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b.2.2) Cálculo de trabajo Turbina Alta:
b.2.3) Cálculo de trabajo Turbina Baja:
b.2.4) Cálculo de trabajo de la bomba
b.2.5) Cálculo del Trabajo Total del Ciclo:
b.2.6) Cálculo del rendimiento del Ciclo:
C) Comparar los valores obtenidos respecto de los correspondientes al ciclo básico ideal:
Considerando las irreversibilidades en la bomba y en la turbina, genera consecuentemente una disminución del rendimiento en casi un 5% respecto al ideal.
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2DA PARTE: CICLO REGENERATIVO:
A la instalación básica de la primera parte, según ciclo ideal de Rankine, con sobrecalentamiento y recalentamiento, se agregan tres regeneraciones por extracciones de acuerdo al siguiente detalle:
1° Extracción: a presión salida turbina alta / entrada recalentador, se envía una extracción a calentador de superficie que descarga en línea que va a caldera. El condensado se lo envía por flasheo de trampa condensado a calentador de mezcla de segunda extracción corriente abajo
2° Extracción: De turbina de baja, a presión de acuerdo a tabla, se deriva a calentador de mezcla que descarga el condensado mediante bomba en calentador de superficie de la primera extracción, corriente arriba.
3° Extracción: De turbina de baja, a presión de acuerdo a tabla, se deriva a calentador de superficie que descarga el agua calentada en el calentador de mezcla corriente arriba de 2° extracción. El condensado de la extracción es enviado también corriente arriba mediante bombeo al calentador de mezcla de 2° extracción.
A) Realizar gráfico instalación y diagrama T‐S.
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B) Calcular el trabajo y el rendimiento del ciclo para la fracción de un 1Kg de vapor circulante:
DATOS – Grupo 11:
- P caldera: 72 Kg’/cm2
- T sobrecalentamiento y recalentamiento: 450°C
- T condensador: 55°C
- P 2da. extracción: 10 Kg’/cm2
- P 3ra. extracción: 3 Kg’/cm2
- T calentador superficie: 15°C
B.1) Obtención de los parámetros de estado de cada punto:
Punto 1: Con la temperatura del condensador (55°C), los parámetros quedan definidos.
Punto P (Kg/cm2) T(°C) v (m3/Kg) u (KJ/Kg) h (KJ/Kg) s (KJ/Kg.K) X Tabla Estado
1 0,1608 55 0,00101456 230,21 230,23 0,7679 0 20 Liquido saturado
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Punto 2: La bomba de baja, aumenta la presión a entropía prácticamente constante.
;
Punto P (Kg/cm2) v (m3/Kg) u (KJ/Kg) h (KJ/Kg) s (KJ/Kg.K) Estado
2 10 0,00101456 230,21 231,21 0,7679 Liquido
subenfriado
Punto 3: Una vez determinado el punto 17, este estado se define a una temperatura menor de 15°C y está próximo a la curva de saturación.
Punto P (Kg/cm2) T(°C) v (m3/Kg) h (KJ/Kg) s (KJ/Kg.K) X Tabla Estado
3 10 117,9 0,000952 495,48 1,47678 0 20 Liquido
subenfriado
Punto 4: Nos encontramos a Presión de 2da. extracción, obteniendo los valores directamente de tabla.
- Para P 2da. extraccion: 10Kg’/cm2
Punto P (Kg/cm2) T(°C) v (m3/Kg) h (KJ/Kg) s (KJ/Kg.K) X Tabla Estado
4 10 179 0,001126 758,5592 2,1288 0 20 Liquido saturado
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Punto 5: Nos encontramos a Presión de 2da. Extracción, obteniendo los valores directamente de tabla.
Punto P (Kg/cm2) T(°C) v (m3/Kg) h (KJ/Kg) s (KJ/Kg.K) Estado
5 72 286,50 0,001353 1270,2762 2,1288 Liquido
subenfriado
Punto 6: Nos encontramos a Presión de caldera, obteniendo los valores directamente de tabla.
Punto 7: Nos encontramos a Presión de caldera, obteniendo los valores directamente de tabla.
Punto P (Kg/cm2) T(°C) v (m3/Kg) h (KJ/Kg) s (KJ/Kg.K) Tabla Estado
7
70 284,5 0,001347 1260,227 3,10995 20 Liquido Saturado
75 289,5 0,001363 1285,35 3,15350 20 Liquido Saturado
72 286,50 0,001353 1270,2762 3,12740 20 Liquido Saturado
Punto 8: Nos encontramos a Presión de caldera (zona vapor saturado), obteniendo los valores directamente de tabla.
Punto P (Kg/cm2) T(°C) v (m3/Kg) h (KJ/Kg) s (KJ/Kg.K) Tabla Estado
8
70 284,5 0,02798 2774,174 8 21 Vapor Saturado
75 289,5 0,02589 2767,475 5,7890 21 Vapor Saturado
72 286,50 0,027144 2771,450 7,1156 21 Vapor Saturado
Punto 9: Nos encontramos a Presión de caldera (zona vapor sobrecalentado), obteniendo los valores directamente de tabla.
- Para P caldera: 72 Kg’/cm2 hay que interpolar.
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Punto P (Kg/cm2) T(°C) v (m3/Kg) h (KJ/Kg) s (KJ/Kg.K) Tabla Estado
9
70 450 0,04513 3287,057 6,64 21 Vapor Sobrecalentado
76 450 0,04128 3277,845 6,5938 21 Vapor Sobrecalentado
72 450 0,043846 3283,9863 6,62477 21 Vapor Sobrecalentado
Punto 10: La presión intermedia queda definida por la temperatura de la caldera (286,42°C) y la expansión es a
entropía constante ( .
Buscamos en la tabla de vapor sobrecalentado (Tabla 21), busco y realizo una doble interpolación.
Punto P (Kg/cm2) T(°C) h (KJ/Kg) s (KJ/Kg.K) Tabla Estado
10
20
260 2926,154 6,597 21 Vapor
Sobrecalentado 300 3019,94 6,7684 21
286,42 2987,28 6,71 21
25
260 2906,06 6,4656 21 Vapor
Sobrecalentado 300 3005,28 6,646 21
286,42 2971,623 6,585 21
23,304 286,42 2976,94 6,6273 21 Vapor
Sobrecalentado
Punto 11: Con la presión intermedia y la temperatura de recalentamiento (450°C) queda definido el punto.
Punto P (Kg/cm2) T(°C) h (KJ/Kg) s (KJ/Kg.K) Tabla Estado
11
20 450 3357,3949 7,29089352 21 Vapor Sobrecalentado
25 450 3351,1147 7,18119936 21
23,304 450 3352,245 7,21842 21 Vapor Sobrecalentado
Punto 12: La expansión de la turbina es adiabática (entropía constante) y a Presión de la segunda extracción.
Punto P (Kg/cm2) T(°C) v (m3/Kg) h (KJ/Kg) s (KJ/Kg.K) Estado
12 10 179 0,1980 2277,10 7,21842 Vapor
sobrecalentado
La entropía en 11 es igual en 12 por lo que estoy fuera de la campana.
Punto 13: La expansión de la turbina es adiabática (entropía constante) y a Presión de la tercera extracción.
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Punto P (Kg/cm2) T(°C) v (m3/Kg) h (KJ/Kg) s (KJ/Kg.K) Estado
13 3 150 0,6472 2762,04 7,21842 Vapor
sobrecalentado
La entropía en 12 es igual en 13 por lo que estoy fuera de la campana.
Punto 14: Tengo la temperatura del condensador (55°C), y la presión en 1. Me encuentro adentro de la campana, en la zona de vapor húmedo. Debo hallar el título y luego aplicar la regla de la palanca para definir los estados.
Donde: y lo saco de tabla 20.-
8,5443
Punto P (Kg/cm2) T(°C) h (KJ/Kg) s (KJ/Kg.Kg) X Tabla Estado
14 0,1608 55 2347,25 7,21842 0,8930 20 Vapor Húmedo
Punto 15: Con la presión intermedia y la temperatura de caldera (286.42°C) queda definido el punto.
Punto P (Kg/cm2) T(°C) h (KJ/Kg) s (KJ/Kg.K) Tabla Estado
15
20 211,4 903,93 2,4375 20 Liquido Saturado
25 222,9 957,10 2,5430 20
23,304 286,42 939,306 2,5072 20 Liquido Saturado
Punto 16: Se expande con entalpía constante (h15 = h16) y a presión de segunda extracción.
0,01868
Punto P (Kg/cm2) T(°C) v (m3/Kg) h (KJ/Kg) s (KJ/Kg.K) Estado
16 10 179 0,01868 939,306 2,583 Vapor Humedo
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Punto 17: Me encuentro a Presión de la tercera extracción, liquido saturado.
Punto P (Kg/cm2) T(°C) v (m3/Kg) h (KJ/Kg) s (KJ/Kg.K) Estado
17 3 132,9 0,001073 558,519 1,66467 Liquido Saturado
Punto 18: La bomba, aumenta la presión a entropía prácticamente constante.
;
Punto P (Kg/cm2) T(°C) v (m3/Kg) h (KJ/Kg) s (KJ/Kg.K) Estado
18 3 132,9 0,001073 559,25 1,66467 Liquido
subenfriado
B.2) Cálculo de las masas:
B.2.1) Calentador superficie – Tercera posición.
;
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B.2.2) Calentador de mezcla – Segunda posición:
;
B.2.3) Calentador de mezcla – Primera posición:
;
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Igualo
Remplazando obtengo
B.3) Aplicación Primer Principio:
B.3.1) Bomba de Baja 1:
B.3.2) Bomba de Baja 2:
B.3.3) Bomba de Alta:
B.3.4) Calculo de Q1:
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B.3.5) Calculo de trabajo turbina de Alta:
B.3.6) Calculo de trabajo turbina de Baja:
B.3.7) Cálculo del Trabajo Total del Ciclo:
B.3.8) Cálculo del rendimiento del Ciclo:
C) Comparar los valores obtenidos con la regeneración respecto al ciclo básico inicial.
Realizando las regeneraciones planteadas, se observa una diferencia respecto al rendimiento de un 1% menor que el ciclo básico inicial sin regeneración. Cuanto mas extracciones se realicen, mejorará el rendimiento del mismo hasta igualar el rendimiento de ciclo de Carnot.
D) - E) Conclusiones:
El calentador de mezcla (desgasificador) se encuentra en esa posición ya que es más fácil separar los gases no condensables a mas alta temperatura y además si estuviera en la primera posición, no tendría la temperatura necesaria (150-190 °C) para desgasificar. Por el contrario no se encuentra en la tercera posición ya que la temperatura seria muy elevada y sus dimensiones lo harían muy costoso, lo cual seria un gasto innecesario.
Respecto a la irreversibilidad, seria menor si se hicieran muchas extracciones. Esto es poco utilizable en la práctica ya que encarece demasiado la instalación produciendo poca ganancia.