Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CAPÍTULO 10
La eficiencia térmica también podría determinarse a partir de
w turbina,salida h 3 h 4 13 116.1 2 403.02 kJ>kg 713.1 kJ>kg
o
y
w neto w turbina,salida w bomba,entrada 1 713.1 3.032 kJ>kg 710.1 kJ>kg
w neto q entrada q salida 12 728.6 2 018.62 kJ>kg 710.0 kJ>kg
h tér w neto
q entrada
Es decir, esta central eléctrica convierte en trabajo neto 26 por ciento del
calor que recibe de la caldera. Una central eléctrica real que opera entre los
mismos límites de temperatura y presión tendrá una eficiencia menor debido
a irreversibilidades como la fricción.
Comentario Note que la relación de trabajo de retroceso (r bw = w entrada /w salida )
de esta central eléctrica es 0.004, por lo tanto sólo se requiere 0.4 por
ciento de la salida de trabajo de la turbina para operar la bomba. Tener relaciones
de trabajo de retroceso bajas es característico de los ciclos de potencia
de vapor, lo cual contrasta con los de potencia de gas que por lo general
incluyen relaciones de trabajo de retroceso muy altas (entre 40 y 80 por
ciento).
También es interesante observar la eficiencia térmica de un ciclo de Carnot
que opera entre los mismos límites de temperatura
h tér,Carnot 1 T mí n
T má x
1
710.0 kJ>kg
0.260 o 26.0%
2 728.6 kJ>kg
191.76 273 2 K
1350 273 2 K 0.415
La diferencia entre las dos eficiencias se debe a la gran irreversibilidad externa
en el ciclo Rankine causada por la mayor diferencia de temperatura entre el
vapor y los gases de combustión en la caldera.
10-3 ■ DESVIACIÓN DE LOS CICLOS
DE POTENCIA DE VAPOR REALES
RESPECTO DE LOS IDEALIZADOS
El ciclo real de potencia de vapor difiere del ciclo Rankine ideal, como se
ilustra en la figura 10-4a), como resultado de las irreversibilidades en diversos
componentes. La fricción del fluido y las pérdidas de calor hacia los alrededores
son las dos fuentes más comunes de irreversibilidades.
La fricción del fluido ocasiona caídas de presión en la caldera, el condensador
y las tuberías entre diversos componentes. Como resultado, el vapor sale
de la caldera a una presión un poco menor. Además, la presión en la entrada de
la turbina es un poco más baja que la de la salida de la caldera, debido a la
caída de presión en los tubos conectores. La caída de presión en el condensador
por lo general es muy pequeña. Para compensar todas estas caídas de presión,
el agua debe bombearse a una presión más alta que la que tiene el ciclo
ideal. Esto requiere una bomba más grande y una mayor entrada de trabajo a
la bomba.
Otra fuente importante de irreversibilidad es la pérdida de calor del vapor
hacia los alrededores cuando este fluido circula por varios componentes. Para
mantener el mismo nivel de salida neta de trabajo, es necesario transferir más