Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CICLOS DE POTENCIA DE VAPOR
Salida de trabajo de la turbina:
w turbina,salida h T w s ,turbina,salida
h T 1h 5 h 6 s 2 0.87 13 583.1 2 115.32 kJ >kg
Entrada de calor a la caldera:
q entrada h 4 h 3 13 647.6 160.12 kJ >kg 3 487.5 kJ >kg
Por lo tanto,
w neto w turbina,salida w bomba,entrada 11 277.0 19.02 kJ >kg 1 258.0 kJ >kg
h tér
1 277.0 kJ >kg
w neto 1 258.0 kJ >kg
0.361 o 36.1%
q entrada 3 487.5 kJ >kg
b) La potencia producida por esta central eléctrica es
# #
W neto m 1w neto 2 115 kg >s 211 258.0 kJ >kg 2 18.9 MW
Comentario Sin las irreversibilidades, la eficiencia térmica de este ciclo sería
de 43.0 por ciento (véase el ejemplo 10-3c).
T
2
2′
1
1′
Incremento en w
4′ neto
4
3
P′ 4 < P 4
FIGURA 10-6
Efecto que causa reducir la presión del
condensador en el ciclo Rankine ideal.
s
10-4 ■ ¿CÓMO INCREMENTAR LA EFICIENCIA
DEL CICLO RANKINE?
Las centrales eléctricas de vapor son responsables de producir la mayor parte
de la energía eléctrica del mundo, e incluso pequeños incrementos en la eficiencia
térmica pueden significar grandes ahorros en los requerimientos de
combustible. En consecuencia, es válido cualquier esfuerzo para mejorar la
eficiencia del ciclo con que operan las centrales eléctricas de vapor.
La idea bá si ca de trás de to das las mo di fi ca cio nes pa ra in cre men tar la eficien
cia tér mi ca de un ci clo de po ten cia es la mis ma: in cre men tar la tem pe ratu
ra pro me dio a la que el ca lor se trans fie re al flui do de tra ba jo en la calde
ra, o dis mi nuir la tem pe ra tu ra pro me dio a la que el ca lor se re cha za del
flui do de tra ba jo en el con den sa dor. Es de cir, la tem pe ra tu ra pro me dio del
flui do de be ser lo más al ta po si ble du ran te la adi ción de ca lor y lo más ba ja
po si ble du ran te el re cha zo de ca lor. A con ti nua ción se ana li zan tres ma ne ras
de lo grar es to en el ci clo Ran ki ne ideal sim ple.
Reducción de la presión del condensador
(reducción de T baja,prom )
El agua existe como un vapor húmedo en el condensador a la temperatura
de saturación correspondiente a la presión dentro del condensador. Por consiguiente,
la reducción de la presión de operación del condensador reduce
automáticamente la temperatura del vapor, y por lo tanto la temperatura a la
cual el calor es rechazado.
El efecto de la reducción de la presión del condensador en la eficiencia
del ciclo Rankine se ilustra en un diagrama T-s en la figura 10-6. Con propósitos
comparativos, el estado a la entrada de la turbina se mantiene igual. El
área sombreada en este diagrama representa el aumento en la salida neta de
trabajo debido a la disminución de la presión del condensador desde P 4 hasta
P′ 4 . Los requerimientos de entrada de calor también aumentan (representados
por el área bajo la curva 2′-2), pero este incremento es muy pequeño. Por lo
tanto el efecto total de reducir la presión del condensador es un aumento en
la eficiencia térmica del ciclo.