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- Considere un ciclo de potencia regenerativo con un calentador abierto (contacto directo) del agua de alimentación. El vapor de agua entra en la turbina a 8.0 MPa, 480°C y se expande hasta 0.7 MPa, donde parte de este vapor es extraido y enviado al calentador abierto del agua de alimentación que opera a 0.7 MPa. El resto del vapor se expande en la segunda etapa de la turbina hasta la presión del condensador de 0.008 MPa. La salida del calentador es líquido saturado. La válvula de entrada a la caldera genera una caída de presión 0.5 bar ; en el resto de válvulas y tuberías considere despreciables las pérdidas por fricción. La eficiencia isentrópica de cada etapa de la turbina es del 87% y la de las bombas es de 0.82. La caída de presión de la válvula de caldera es de 0.5 bar. La eficiencia térmica de caldera es 0.8 Si la potencia neta del ciclo es de 100 MW. a) Represente el proceso en un diagrama H-S b) Determine el rendimiento térmico del ciclo c) Calcule el flujo de vapor que entra en la primera etapa de la turbina, en Kg/h.
Caldera
P 1 = 0.7 MPa
ICCD
ɳ = 0.
B
Combustible QH
Ws
Liq. Sat. X = 0
P 7 = 0. MPa
P 8 = 0.7 MPa
P 5 = 0.7 MPa P 6 = 0.008 MPa
P 3 = 8 MPa
ɳ = 0.
ɳ = 0.
P 4 = 8 MPa
P 2 = 8.5 MPa
(2)
(4)
(8)
(7)
(6)
(6)
T 4 = 480 °C
ɳ = 0.
Datos Punto Presión (Mpa)
Temperatura (°C)
Entalpia (KJ/Kg)
Entropía (KJ/Kg*°C)
Estado
1 0.7 164.928 696.814 1.99169 X= 0 2S 8.0 5 165.677 704.941 1.99169 Liq. subenfriado 2R 8.0 166.085 706.725 1.99575 Liq. subenfriado 3 8 166.093 706.725 1.99588 Liq. subenfriado 4 8 480 3347.46 6.65784 Vapor sobrecalentado 5S 0.7 164.928 2740.95 6.65784 X= 0. 5R 0.7 189.346 2819.8 6.83434 Vapor sobrecalentado 6S 0.008 41.4691 2137.64 6.83434 X=0. 6R 0.008 41.4691 2226.32 7.11621 X=0. 7 0.008 41.4691 173.707 0.59207 X= 8S 0.7 41.5213 174.405 0.59207 Liq. subenfriado 8R 0.7 41.5575 174.558 0.59256 Liq. subenfriado
Lectura de datos , todas las lecturas fueron realizadas en termograf
Con P 1 = 0.7 MPa y X = 0
T 1 = 164.928 °C S 1 = 1.99169 KJ/Kg*°C H 1 = 696.814 KJ/Kg
Punto 2 S 1 = S 2 =1.99169 KJ/Kg*°C y Con P 2 = 8.005 MPa T2s = 165.677 °C Estado = H2s = 704.941 KJ/Kg
Con ɳ = 0.82 se obtiene H2r
H2r = 706.725 KJ/kg
Con H2r = 706.725 KJ/kg y P 2 = 8.05 MPa
T2r = 166.085 °C Estado = S2r = 1.99575 KJ/Kg*°C
H6R = 2226.32 KJ/Kg
Con H6R = 2226.32 KJ/Kg y P 6 = 0.008 MPa T6R = 41.4691°C X6R = 0. S6R = 7.11621KJ/Kg*°C
Punto 7 P 7 = 0.008 MPa y X 7 = 0 T 7 = 41.4691 °C S 7 = 0.59207 KJ/kg*°C H 7 = 173.707 KJ/Kg
S 7 = S8s = 0.59207KJ/Kg*°C y Con P 6 = 0.07 MPa T8S = 41.5213 °C Estado = liquido subenfriado H8S = 174.405 KJ/Kg
Con ɳ = 0.82 se obtiene H8R
H8R = 174.558 KJ/kg
Con H8R = 174.558 KJ/kg y P 2 = 0.07 MPa T8R = 41.5575 °C Estado = liquido subenfriado S8R = 0.59256 KJ/Kg*°C
Q caldera Aplicando 1ra ley Q3,4 = m 3 (H 4 -H 3 )
∑ ∑
̇ ( ) ̇ ( ) ̇ ( ) ̇ ( )
Balance de masa
Balance en ICCD, no hay perdidas con los alrededores
2 ecuaciones
̇^ (^ )^ ̇ (^ )^ ̇ (^ )^ ̇ (^ )
Sustituyendo datos en la ecuación 1
̇^ (^ )^ ̇ (^ ) ̇ ( ) ̇ ( )
̇^ (^ )^ ̇ (^ )^ ̇ (^ )^ ̇ (^ )
̇^ (^ )^ ̇ (^ )^ ̇ (^ )^ ̇ (^ )
̇^ (^ )^ ̇ (^ )
Sustituyendo datos en la ecuación 2
̇ ( ̇ ̇ ) ̇
̇ ̇
Sustituyendo en la ecuación 1
̇
Da ̇
