José Agüera Soriano 2011 1 6-1.pdf · 2011-06-09 · José Agüera Soriano 2011 28 47 62 calent. alta presión nº7 27 52 51 25 presión nº6 calent. alta 46 5 tanque purga continua

José Agüera Soriano 2011 1

CENTRALES TÉRMICAS





2

T

A'

T2 4'

A

4Q

1T

4'1Q =

11Q

BB'

3'

s

3

2

23'Q| |

área A’4’1A = área B’3’2B

Ciclos de máximo rendimiento


1QT

QA'

∆ s

2 D

4

A

1B

Tm2TC'

2

s

2

3C

TmT 1 1

Rendimiento térmico en función de lastemperaturas medias

Q1 = área A’ABCC’

1

21 QQ

t −=ηQ2 = área A’ADCC’


1QT

QA'

∆ s

2 D

4

A

1B

Tm2TC'

2

s

2

3C

TmT 1 1

Rendimiento térmico en función de lastemperaturas medias

área A’12C’ = Tm1⋅∆s

área A’43C’ = Tm2⋅∆s m1

m21 TT

t −=η


11'5 calderín

aire

de vapor4

econ

omiz

ador

fríoaire

humos haciala chimenea

caliente

generador

sobrecalentador 21

condensador

turbina

refrigeración

bomba de

3

4alimentación

agua de

Esquema de una instalación simple de vapor


Ciclo Rankine

11'5 calderín

aire

de vapor4

econ

omiz

ador

fríoaire

humos haciala chimenea

caliente

generador

sobrecalentador 21

condensador

turbina

refrigeración

bomba de

3

4alimentación

agua de

3'3

= ss3 4

54

T

2

s=s1

Q 2

2

1'

Q 1

1

3Wt 34

4 5

h

1'

s

2

Wt 12

1


William John Macquorn Rankine(Escocia, 1820-1872)


Trabajo, calor y rendimiento

tWcc

hhQ +−

+−=2

21

22

12

2112 hhWt −=

4334 hhWt −=

a) Trabajo turbina

b) Trabajo bomba

c) Calor caldera

4141 hhQ −= 3Wt 34

4 5

h

1'

s

2

Wt 12

1


Rendimientosa) Bruto

3Wt 34

4 5

h

1'

s

2

Wt 12

1

41

21

41

12b

hhhh

QWt

t −−

==η

b) Neto

41

3412n

QWW tt

t−

=η

41

3421n

)( hh

hhhht −

−−−=η


Características que mejoran el rendimiento

4

2T

s∆

3 2

T1T

5 1'

1

Tm14T

s

1mT2

3

s∆

2

s

65

TT1

1'

1

m1

m21 TT

t −=η

1. Temperatura máxima T1 elevada: aumenta Tm12. Presión de vaporización elevada: aumenta Tm13. Presión de condensación baja: disminuye Tm24. Precalentamiento agua alimentación: aumenta Tm1

TT22

TT11

TTss


2

T

A'

T2 4'

A

4Q

1T

4'1Q =

11Q

BB'

3'

s

3

2

23'Q| |

área A’4’1A = área B’3’2B

El beneficio del precalentamiento del agua de alimentación con extracciones de vapor, podría verse también de esta otra forma:


Ciclo con regeneración

m

1calentador

1 kg

mcalentador

m kg12 kg

nº 1 +m1

nº 2

m

economizador

sobrecalentador

kg1

1 1 kg

4

kg2 3

2

5

∆

2T3

4

s

2

s

Tm1

T1T

6 1'

16

5


EJERCICIOCalcular el rendimiento bruto: a) p1 = 60 bar, t1 = 480 oC, p2 = 0,04 bar b) p1 = 160 bar, t1 = 480 oC, p2 = 0,04 bar c) p1 = 160 bar, t1 = 540 oC, p2 = 0,04 bar d) p1 = 60 bar, t1 = 480 oC, p2 = 1 bar e) p1 = 60 bar, t1 = 480 oC, p2 = 0,04 bar (dos extracciones de vapor a 12 bar y a 2 bar)

Solución a)ηtb = 0,4067 b)b)ηtb = 0,4394 c)ηtb = 0,4486 d)ηtb = 0,3052 e)ηtb = 0,4326 3

Wt 34

4 5

h

1'

s

2

Wt 12

1



EJERCICIO (p1 = 60 bar, t1 = 480 oC, p2 = 0,04 bar) xx pp tt hh ss vv ee bar °C kJ/kg bar °C kJ/kg kJ/kg K kJ/kg K dm³ dm³/kg /kg kJ/kg kJ/kg 1 V 60,000 480,00 3375,00 6,81990 54,8170 1378,61 2 0,79441 0,040 28,98 2054,28 6,81990 27648,3672 57,89 3 0,00000 0,040 28,98 121,40 0,42250 1,0040 0,40 4 L 60,000 29,11 127,41 0,42250 1,0013 6,41

4067,04,1270,33753,20540,3375

41

21

41

12b =

−−

=−−

==hhhh

QWt

tη

3Wt 34

4 5

h

1'

s

2

Wt 12

1


41

3412n

QWW tt

t−

=η

Ciclo Rankine con recalentamiento

76

5

p=p 12

h 1

s

4

3

)( 654321 hhhhhhWt −+−+−=

2361 hhhhQ −+−=

QWt

t =nη66

55

44

22

3311


61

21

61

12b

hhhh

QWt

t −−

==η

Rendimiento adiabático en turbina y en bomba

==TT7

Wt4

s 64 s

5Wt s

6

h11'

p=

2

s1's 1 s2

p

B

T3

p2' 3

2

=1'

s

p 2

tW∆Wh=∆ t

=sh s

p1''

p= 1

85,0 12T ≈

∆∆

==sts

ts h

hWWη 70,0

46B ≈

∆∆

==hh

WW s

t

tssη


EJERCICIO [ηtn(teórico) = 0,4048]. [ηtn(real) = 0,3433]pp11 = 60 bar, = 60 bar, tt11 = 480 = 480 ooCC, , pp22 = 0,04 bar. = 0,04 bar. ηηssTT = 0,85, = 0,85, ηηssBB = 0,70. = 0,70. xx pp tt hh ss vv ee 1 V 60,000 480,00 3375,00 6,81990 54,8170 1378,61 2 0,87583 0,040 28,98 2252,39 7,47559 30482,0137 63,78 3 0,79441 0,040 28,98 2054,28 6,81990 27648,3672 57,89 4 0,00000 0,040 28,98 121,40 0,42250 1,0040 0,40 5 L 60,000 29,11 127,41 0,42250 1,0013 6,41 6 L 60,000 29,73 129,99 0,43103 1,0015 6,49

==TT7

4s 64 s

5s

6

11'

2

s1's 1 s2

p

B

T3

p

2' 32

=1'

p1''

p= 1


61

21

61

12b

hhhh

QWt

t −−

==η

EJERCICIO [ηtn(teórico) = 0,4048]. [ηtn(real) = 0,3433]pp11 = 60 bar, = 60 bar, tt11 = 480 = 480 ooC, C, pp22 = 0,04 bar. = 0,04 bar. ηηssTT = 0,85, = 0,85, ηηssBB = 0,70. = 0,70.

1

p

32

kgkJ 39,2252

;28,20543375

337585,0

2

2

=−

−=

h

h

7

Wt4

s 64 s

5Wt s

6kgkJ 99,129

;4,121

41,12740,12170,0

6

6

=−

−=

hh


3433,01303375

4,1211304,22523375

)( 61

4621n

=−

+−−=

=−

−−−=

hhhhhh

tη

==TT7

4s 64 s

5s

6

11'

2

s1's 1 s2

p

B

T3

p

2' 32

=1'

p1''

p= 1

n° n° pp hh bar kJ/kg bar kJ/kg--------------------------------------------——--------------------------------------------——

1 60,00 60,00 3375,00 2 0,04 0,04 2252,39 3 3 0,04 2054,28 0,04 2054,28 4 0,04 0,04 121,40 5 5 60,00 127,4160,00 127,41 6 60,00 60,00 129,99

ηtn(teórico) = 0,4048


calderín


1. Torre de refrigeración 6. Turbina de baja presión 8. Condensador 9. Turbina de media presión11. Turbina de alta presión12. Desgasificador13. Calentadores

15. Molinos de carbón17. Calderín19. Sobrecalentador21. Recalentador23. Economizador24. Calentador de aire25. Precipitadores

11

131312121111

99

88

66 2525

2424

2323

212119191717

1515


economizador

precipitador

recalentador sobrecalentador turbinascalentadores

desgasificador

calentadores

condensador

calentador de aire hogar


99

77

4433

2211

1111

881010


47

62

calent. altapresión nº7

27

52

51

25

presión nº6calent. alta

46

5

tanquepurga

continua

58

economizador

2760

98

102

57

61

104

100

103

101

1

24

bomba dren. calent.baja presión nº4

presión nº3calent. baja

20


42

41

40

18 17

38

37

alimentación

bom ba aguaalimentación

2322

44

tanque agua de19

58

6749 21

96


baja presión nº2bom ba dren. calent.

66

1516


3534

33

13

31

30

vapor cierrescondensador

11

94

10bom ba

extración condesado

9

condensador

9597

93

8

39

70377caldera

50

784 turbina

de alta76

6968

2

7981747245

43

827371 75 80de m ediaturbina

6

turbina debaja presión

8684

vapor cierres turbinas

89 91

90 36

83 85

7

88

3292

29

87

ESQUEMA CENTRAL TÉRMICA DE PUENTE NUEVO (Córdoba)

calderíncalderín


primer primer sobrecalentadorsobrecalentador

hogarhogar

economizadoreconomizador

CALDERACALDERA

calentador airecalentador aire

segundo segundo recalentadorrecalentadorprimer primer recalentadorrecalentador

segundo segundo sobrecalentadorsobrecalentador


CALDERACALDERA

hogar

calderín

calentadorde aire

recalentador

sobrecalentador

hogar


CALDERA


Central Térmica Puente Nuevo (Córdoba)






calderín

grupos 1 y 2 Central Térmica de Puente Nuevo

p1 = 60 bart1 = 480 ºCP = 40 MW


esquema de un economizador


economizador


calentador de aire tubular


calentador de aire rotativo


calentador de aire Rothemühle

tambor fijo dechapas onduladas



campanasrotativas

tambor fijo dechapas onduladas




calentador de agua cerrado


calentador de mezcla, o desgasificador


a eyector

CONDENSADOR


CONDENSADOR


EYECTOR


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