Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

563
CAPÍTULO 10
o,
w bomba,entrada v 1P 2 P 1 2
(10-3)
donde
h 1 h f a P 1
y v v 1 v f a P 1
(10-4)
Caldera (w 0): q entrada h 3 h 2
(10-5)
Turbina (q 0): w turbina,salida h 3 h 4
(10-6)
Condensador (w 0): q salida h 4 h 1
(10-7)
La eficiencia térmica del ciclo Rankine se determina a partir de
h tér w neto
q entrada
1 q salida
q entrada
(10-8)
donde
w neto q entrada q salida w turbina,salida w bomba,entrada
La eficiencia de conversión de las centrales eléctricas estadounidenses se
expresa a menudo en términos de la tasa térmica, que es la cantidad en Btu
de calor suministrada para generar 1 kWh de electricidad. Cuanto menor es
la tasa térmica, más grande será la eficiencia. Si se considera que 1 kWh =
3 412 Btu, y sin tomar en cuenta las pérdidas asociadas con la conversión de
potencia en el eje a potencia eléctrica, la relación entre la tasa térmica y la
eficiencia térmica puede expresarse como
h tér
3 412 1Btu>kWh2
Tasa térmica 1Btu>kWh2
(10-9)
Por ejemplo, una tasa térmica de 11 363 Btu/kWh es equivalente a una eficiencia
térmica de 30 por ciento.
La eficiencia térmica también puede interpretarse como la relación entre
el área encerrada por el ciclo en un diagrama T-s y el área bajo el proceso de
adición de calor. El uso de estas relaciones se ilustra en el siguiente ejemplo.
EJEMPLO 10-1 El ciclo Rankine ideal simple
Considere una central eléctrica de vapor que opera en el ciclo Rankine ideal
simple. El vapor de agua entra a la turbina a 3 MPa y 350 °C y es condensado
en el condensador a una presión de 75 kPa. Determine la eficiencia
térmica de este ciclo.
Solución Se tiene una central eléctrica de vapor que opera en el ciclo Rankine
ideal simple. Se determinará la eficiencia térmica del ciclo.
Suposiciones 1 Existen condiciones estacionarias de operación. 2 Los cambios
en las energías cinética y potencial son insignificantes.
Aná li si s El es que ma de la cen tral y el dia gra ma T-s del ci clo se mues tran en
la fi gu ra 10-3. Ob ser ve que la cen tral ope ra en el ci clo Ran ki ne ideal, por lo
tan to la tur bi na y la bom ba son isen tró pi cas, no hay caí das de pre sión en la
cal de ra ni en el con den sa dor y el va por sa le de es te úl ti mo pa ra en trar a la
bom ba co mo lí qui do sa tu ra do a la pre sión del con den sa dor.