Ciclo Rankine
Ciclo de potencia de vapor con las propiedades reales del agua. Compara el ciclo ideal con el real y mira cuánto mejora la eficiencia con el recalentamiento y con los calentadores de agua de alimentación.
Termodinámica · Ciclos de potencia de vaporEjemplos
Planta de vapor
Desliza el esquema hacia los lados para ver toda la planta.
Diagrama T-s
Resultados
Solución paso a paso
Teoría
Ciclo Rankine ideal
1-2 compresión isentrópica en la bomba, 2-3 adición de calor a presión constante en la caldera, 3-4 expansión isentrópica en la turbina y 4-1 rechazo de calor a presión constante en el condensador.
wbomba = v1(P2 − P1) η = wneto/qentra = 1 − qsale/qentraIrreversibilidades
ηT = (h3 − h4)/(h3 − h4s) ηB = (h2s − h1)/(h2 − h1)La fricción en la turbina y la bomba aumenta la entropía: la turbina entrega menos trabajo y la bomba consume más.
Cómo aumentar la eficiencia
- Bajar la presión del condensador (baja la temperatura a la que sale el calor).
- Sobrecalentar más el vapor y subir la presión de la caldera (sube la temperatura media a la que entra el calor).
- Recalentar el vapor entre dos turbinas: evita que salga demasiado húmedo (calidad > 0.88–0.90).
Regeneración
Abierto: y hext + (1 − y) h2 = h3 Cerrado: y(hext − hpurga) = hsal − hentUna fracción y del vapor se extrae de la turbina para precalentar el agua de alimentación. Así el calor de la caldera entra a mayor temperatura.
Supuestos: el calentador cerrado entrega el agua a la temperatura de saturación del vapor extraído y su purga pasa por una trampa al condensador. La eficiencia de la turbina se aplica desde la entrada de cada turbina hasta cada salida.