Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CICLOS DE POTENCIA DE VAPOR
T
Ciclo ideal
T
Irreversibilidad
en la bomba
2
1
Ciclo real
Caída de presión
en la caldera
Caída de presión
en el condensador
a)
3
Irreversibilidad
en la turbina
4
s
2a
2s
1
b)
4s
3
4a
s
FIGURA 10-4
a) Desviación del ciclo real de potencia de vapor respecto del ciclo Rankine ideal. b) Efecto de las
irreversibilidades de la bomba y la turbina en el ciclo Rankine ideal.
calor hacia el vapor en la caldera para compensar estas pérdidas de calor indeseables.
Como consecuencia, la eficiencia del ciclo disminuye.
Las irreversibilidades que suceden dentro de la bomba y la turbina son
especialmente importantes. Una bomba requiere una entrada de trabajo mayor
y una turbina produce una salida de trabajo más pequeña como consecuencia
de las irreversibilidades. Bajo condiciones ideales, el flujo a través de estos
dispositivos es isentrópico. La desviación existente entre bombas y turbinas
reales respecto de las isentrópicas puede ser tomada en cuenta utilizando eficiencias
isentrópicas, definidas como
h P w s
w a
h 2s h 1
h 2a h 1
(10-10)
y
h T w a
w s
h 3 h 4a
h 3 h 4s
(10-11)
don de los es ta dos 2a y 4a son los es ta dos rea les de sa li da de la bom ba y de la
tur bi na, res pec ti va men te, mien tras que 2s y 4s son los es ta dos co rres pon dientes
pa ra el ca so isen tró pi co (figura 10-4b).
Tam bién es ne ce sa rio con si de rar otros fac to res en el aná li sis de los ci clos
rea les de po ten cia. En los con den sa do res rea les, por ejem plo, el lí qui do sue le
su ben friar se pa ra evi tar el ini cio de la ca vi ta ción, la rá pi da eva po ra ción y conden
sa ción del flui do en el la do de ba ja pre sión del im pul sor de la bom ba, lo
cual pue de da ñar la. Hay pér di das adi cio na les en los co ji ne tes ubi ca dos en tre
las par tes mó vi les co mo con se cuen cia de la fric ción. El va por que se fu ga
du ran te el ci clo y el ai re que in gre sa al con den sa dor re pre sen tan otras dos
fuen tes de pér di da. Fi nal men te, la po ten cia con su mi da por equi pos au xi lia res,
co mo los ven ti la do res que su mi nis tran ai re al hor no, tam bién de ben con si derar
se en la eva lua ción del de sem pe ño de las cen tra les eléc tri cas rea les.
El efecto de las irreversibilidades en la eficiencia térmica de un ciclo de
potencia de vapor se ilustra en el siguiente ejemplo.