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UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL“FRANCISCO DE MIRANDA”
COMPLEJO ACADÉMICO EL SABINOUNIDAD CURRICULAR: TERMODINÁMICA APLICADA
TEMA III: CICLOS DE POTENCIA CON VAPOR
Autor:
Ing. Elier Alfonso Garcia ChirinosC.I.: 14.227.992C.I.V.: 184.664
Abril del 2008
CONTENIDO
CONSIDERACIONES BÁSICAS
LOS CICLOS IDEALES
EL CICLO DE RANKINE
INFLUENCIA DE LA PRESIÓN Y LA TEMPERATURA EN EL CICLO DE RANKINE
DIVERGENCIAS ENTRE EL CICLO DE VAPOR REAL Y EL CICLO DE RANKINE IDEAL
EL CICLO DE RANKINE CON RECALENTAMIENTO
EL CICLO DE RANKINE REGENERATIVO
EL CICLO COMBINADO DE GAS - VAPOR
OBJETIVOS
Comprender porque el ciclo de Carnot de vapor no es un modelo realista para las centrales eléctricas de vapor.
Familiarizarse con los procesos que se llevan a cabo en el ciclo de Rankine que es el ciclo modelo de las centrales eléctricas de vapor y su diferenciación del ciclo de Rankine real..
Predecir los efectos que provocan las modificaciones realizadas en un ciclo de Rankine simple.
Comprender el uso de los ciclos de recalentamiento y regenerativo en un ciclo de Rankine simple.
Efectuar operaciones que evalúen el desempeño energético de una planta de potencia de vapor, basada en el ciclo de Rankine o en un ciclo combinado de Brayton-Rankine.
CONSIDERACIONES BÁSICAS
ÁREAS DE ACTUACIÓN DE LA TERMODINÁMICA Generación de potencia Refrigeración.
CLASIFICACIONES DE LOS CICLOS SEGÚN EL ÁREA DE APLICACIÓN
CICLOS DE POTENCIAEs el nombre que recibe un ciclo durante el cual se obliga a un fluido de trabajo a producir una cantidad neta de trabajo mecanico. Cumplen su función en sistemas llamados máquinas térmicas.
Clasificación de los ciclos de potencia según el tipo de fluido de trabajo:
Clasificación de los ciclos de potencia según la manera de cómo funcionan:
Clasificación de los ciclos de potencia según el nivel de eficiencia que poseen:
Ciclos de potencia. Ciclos de refrigeración.
Ciclos de vaporCiclos de gas.
Ciclos abiertosCiclos cerrados.
Ciclo reversibles: tienen la eficiencia máximaCiclos ideales: tienen mayor eficiencia que los realesCiclos reales: se procura el aumento de su eficiencia.
CONSIDERACIONES BÁSICAS
MÁQUINAS TÉRMICAS
TRABAJO NETO
EFICIENCIA TÉRMICA
salidaentrada salidaneto
netonetoentradasalida salidaneto
QQW
WQ WWW
−=
=−=
,
,
entrada
salidaentrada
salidaneto
ter Q
Q
Q
W −==η 1,
CONSIDERACIONES BÁSICAS
DIAGRAMA T-s
1-2: Adición de Calor isobáricamente.
3-4: Isentrópico
2-3: Enfriamiento Isobárico.
Lecturas de propiedades:
s1 = 1.1 Kj/KgK
s2 = 7.35 KJ/KgK
P2 = 30 bar =P3=P1
h2 = 3475 Kj/Kg.
T1= 90 °C 1
2
3
4
30 bar
CONSIDERACIONES BÁSICAS
DIAGRAMA h-s
1-2: Isobárico
1-2’: isentrópico
Lecturas:
T1: 400 °C
s1= s2= 6.38 Kj/KgK
h1 = 3100 Kj/Kg
P1=P2=80 bar
x2= 70%
1
2
2’
CONSIDERACIONES BÁSICAS
Ecuación de la energía durante un proceso en un sistema cerrado estacionario
Por unidad de masa:
)( 12 uumWQ −=−
12 uuwq −=−
ENUNCIADO DE KELVIN-PLANCK DE LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA
“Es imposible que un dispositivo que opera en un ciclo reciba calor de un solo deposito y produzca una cantidad neta de trabajo”
Corolarios: “Ninguna máquina térmica (reversible, ideal o real) puede tener una eficiencia térmica de 100%”.
“Para que una central eléctrica opere, el fluido de trabajo debe intercambiar calor con el ambiente”.
PRINCIPIO DEL INCREMENTO DE LA ENTROPÍA
Proceso general:
Procesos en sistemas cerrados:
No se genera entropía con la transferencia de trabajoProcesos de flujo estable continuo:
Proceso de flujo inestable:
0T
QSSSSS
alr12alrrsistTotal ≥−−=∆+∆=∆
0T
QsmsmSSS
alrentradasalidaalrrsistTot ≥−−=∆+∆=∆
••••
∑∑
( ) 0T
Qsmsm
dt
dsSSS
alrentradasalidaSist
salrededoresistemaTotal ≥−−+=∆+∆=∆•
•••••
∑∑
0T
QsmsmsmsmSSS
alrentradasalida1122alrrsistTot ≥−−+−=∆+∆=∆
•••
∑∑
CONSIDERACIONES BÁSICAS
EL CICLO DE CARNOT
Observaciones del ciclo de Carnot y su relación con los dispositivos cíclicos reales:
Es independiente del fluido de trabajo.
El ciclo de Carnot es el ciclo más eficiente que puede ejecutarse entre una fuente de energía térmica a temperatura TH y un sumidero a temperatura TL. (Primer principio de Carnot).
Las eficiencias de las máquinas térmicas reversibles que operan entre los mismos dos depósitos son las mismas. (Segundo principio de Carnot)
El valor real del ciclo de Carnot reside en que es el estándar contra el cual pueden compararse ciclos reales o ideales.
No es práctico construir una máquina que opere en un ciclo que se aproxime en gran medida al de Carnot.
LOS CICLOS IDEALES
IDEALIZACIONES 3. El ciclo no implica ninguna fricción, experimentada por el fluido de trabajo en las tuberías.
5. Todos los procesos de expansión y compresión ocurren en la forma de cuasiequilibrio.
7. Las tuberías están muy bien aisladas.
9. Se desprecian los cambios en la energía cinética y potencial en turbinas, compresores y bombas.
11. Se desprecian los cambios en la energía cinética y potencial en las calderas, condensadores y cámaras de mezclado.
EL CICLO DE RANKINE
Es el ciclo ideal de las centrales eléctricas de vapor, y funciona de manera que el fluido de trabajo cambia de fase de líquido a vapor. El fluido de trabajo generalmente es agua para el ciclo de Rankine.
1-2: Compresión isentrópica en una bomba.2-3: Adición de calor isobárico en una caldera.3-4: Expansión isentrópica en una turbina.4-1: Rechazo de calor isobárico en un condensador.
Estados para el ciclo ideal:
1: Liquido saturado2: Liquido comprimido3: Vapor sobrecalentado4: Mezcla saturada.
b-3-2-a Área
4-3-2-1 Áreater
=η
EL CICLO DE RANKINE
PRINCIPIO DEL CICLO DE RANKINE
EL CICLO DE RANKINE
ANÁLISIS ENERGÉTICO DEL CICLO DE RANKINE
El objetivo del análisis es determinar la eficiencia del ciclo. Sin embargo, para ello deben encontrarse las relaciones y las magnitudes de las interacciones de trabajo y calor necesarias:
Caldera: no incluye trabajo
0=∑−∑+−••••
salidaentradahmhmWQ
0=∑−∑+−••••
salidaentradacalderacaldera hmhmWQ
hmhmQcaldera 03322=−+
•••
∑=∑••
salidaentradamm
caldera2salidaentrada
mmm mm•••••
==→= ∑∑ 3
EL CICLO DE RANKINE
Turbina: adiabática
( )2323
23 /
hhq hhq
mQq ; hhmQ
entradacaldera
calderacalderacalderacalderacaldera
−=→−=
=−=••••
0=−+− ∑∑••••
salidaentradaturbinaturbina hmhmWQ
hmhmW turbina 04433 =−+−•••
calderaturbina3salidaentrada
mmmm mm••••••
===→= ∑∑ 4
EL CICLO DE RANKINE
Condensador: no incluye trabajo
0=−+− ∑∑••••
salidaentradacondcond hmhmWQ
01144 =−+•••
hmhmQcond
calderacond4salidaentrada
mmmm mm••••••
===→= ∑∑ 1
43,43
34 /)(
hhw hhw
mW w; hhmW
salida turbturbina
turbinaturbinaturbinaturbinaturbina
−=→−=
=−=−••••
1
EL CICLO DE RANKINE
Bomba: adiabática-isentrópica
( )1441
41 /
hhq hhq
mQq ; hhmQ
salidacond
condcondcondcondcond
−=→−=
=−=••••
0=∑−∑+−••••
salidaentradabombabomba hmhmWQ
hmhmW bomba 02211 =−+−•••
calderabombasalidaentrada
mmmm mm••••••
===→∑=∑ 21
EL CICLO DE RANKINE
Dado que el proceso en la bomba es isentrópico-adiabático, se puede encontrar el cambio de entalpía recibido por el fluido a través de la relación de Gibbs Tds:
Como el fluido bombeado se considera isentrópico e incompresible (esto se puede observar en el diagrama T-s, al ser T1≈T2 ;v=cte.).
1221
12 /)(
hhw hhw
mW w; hhmW
entradabomba
bombabombabombabombabomba
−=→−=
=−=−••••
T
vdP
T
dhds −=
→−= vdPdh0
11
1212
@@
)(
Pvv ; Phh
wPPvhh
f1f1
entrada
==
=−=−
∫=−2
112 vdPhh
EL CICLO DE RANKINE
Ciclo completo: no hay perdidas de calor en tuberías y no existen fugas de fluido
0=−+− ∑∑••••
salidaentradaciclociclo hmhmWQ
WWQQ entra bomba saliturbinasalidaentrada 0,, =+−−••••
WQ netoneto
••=
WWW entra ,bomba sali,turbinaneto•••
−=
QQQ salidaentradaneto
•••−=
EL CICLO DE RANKINE
Eficiencia del ciclo
La eficiencia térmica de un ciclo de Rankine depende solo de las propiedades termodinámicas del flujo másico del fluido de trabajo en cada estado del ciclo. Dicha eficiencia se mejora aumentando y/o disminuyendo estas entalpías.La eficiencia térmica nunca puede ser mayor que 1. Esto violaría la segunda ley. La eficiencia máxima la limita Carnot. Las eficiencias de plantas eléctricas de vapor prácticas que operan basadas en el ciclo Rankine rondan el orden del 36- 40%.
entrada
salida
entrada
salida
entradaQ
salidanetoW
ter q
q
Q
Q−=−== •
•
•
•
η 11,
)(
)(1
23
14
hhm
hhm
caldera
calderater
−
−−= •
•
η
23
141hh
hhter −
−−=η
INFLUENCIA DE LA PRESIÓN Y LA TEMPERATURA EN EL CICLO DE
RANKINE
REDUCCIÓN DE LA PRESIÓN DEL CONDENSADOR (reducción de TL, prom)
Si se reduce la presión del condensador.Manteniendo el estado de entrada a la turbina (3) igual:
•La salida neta de trabajo (Wneto) del ciclo aumenta. El área 1-2-3-4-1 aumenta hasta el área 1’-2’-3-4’-1’.
•Los requerimientos de entrada de calor (Qentrada) aumentan. Aumenta el área debajo la curva 2-3 hacia el área 2’-3.
El aumento del trabajo neto es mayor al aumento simultáneo de requerimiento de calor por ciclo, por lo tanto:
10.La eficiencia térmica del ciclo aumenta pero la humedad aumenta a 4’.
El límite de presión del condensador lo impone la a) temperatura del medio de enfriamiento, b) la alta humedad en la etapa final de la turbina, c) la entrada de aire por las tuberías.
23
141hh
hhter −
−−=η '23
'1
'4' 1
hh
hhter
−
−−=η terter ηη >'
INFLUENCIA DE LA PRESIÓN Y LA TEMPERATURA EN EL CICLO DE
RANKINE
SOBRECALENTAMIENTO DEL VAPOR A ALTAS TEMPERATURAS (aumento TH, prom)
Si se sobrecalienta el vapor a altas temperaturas (T3’).Manteniendo las presiones del ciclo idénticas:
•La salida neta de trabajo (Wneto) del ciclo aumenta. El área 1-2-3-4-1 aumenta hasta el área 1-2-3’-4’-1.
•Los requerimientos de entrada de calor (Qentrada) aumentan; aumenta el área debajo la curva 2-3 hacia el área 2-3’.
El aumento del trabajo neto es mayor al aumento simultáneo de requerimiento de calor por ciclo, por lo tanto:
10.La eficiencia térmica del ciclo aumenta conforme aumenta la temperatura indefinidamente.
El límite de temperatura a la que el vapor se sobrecalienta está impuesto por consideraciones metalúrgicas.
23
141hh
hhter −
−−=η2
'3
1'4' 1
hh
hhter
−
−−=η terter ηη >'
INFLUENCIA DE LA PRESIÓN Y LA TEMPERATURA EN EL CICLO DE
RANKINE
INCREMENTO DE LA PRESIÓN DE LA CALDERA (aumento de TH, prom)
Si se aumenta la presión de la caldera (P3’).Manteniendo la presión baja y la temperatura máxima idénticas:
•La salida neta de trabajo (Wneto) del ciclo aumenta. El área 1-2’-3’-4’-1 se vuelve mayor que el área 1-2-3-4-1 original.
•Los requerimientos de entrada de calor (Qentrada) disminuyen; disminuye el área debajo la curva 2-3 hacia el área 2’-3’.
El aumento del trabajo neto junto a la disminución de requerimiento de calor por ciclo, hace que:
10.La eficiencia térmica del ciclo aumenta pero la humedad aumenta a 4’.
El incremento de presión en la caldera está limitado por la alta humedad en la turbina.
23
141hh
hhter −
−−=η '2
'3
1'4' 1
hh
hhter
−
−−=η terter ηη >'
DIVERGENCIAS ENTRE EL CICLO DE VAPOR REAL Y EL CICLO DE RANKINE
DIVERGENCIAS
Perdidas en las tuberías
Perdidas en la turbina
Perdidas en la bomba
Perdidas en el condensador.
s3
4a3
s3
real turbinatur hh
hh
hh
w
44
,
−−
=−
=η
12
1212hh
hh
w
hh
a
s
real bomba,
sbom −
−=−=η
EL CICLO DE RANKINE CON RECALENTAMIENTO
Es un ciclo ideal utilizado con frecuencia para aprovechar las ventajas de algunas de las modificaciones anteriores y lograr:
Aumentar la eficiencia del ciclo con el aumento de presión en la caldera
Disminuir la humedad en las últimas etapas de la turbina hasta un valor seguro.
Características del ciclo:
El vapor se expande hasta cierta presión intermedia en la turbina y después se vuelve a calentar en la caldera
Utiliza una turbina de múltiples etapas: de alta presión y de baja presión.
Componentes del ciclo:
CalderaRecalentador Turbina de múltiples etapas BombaCondensador.
Diagrama T-s:
Hay muy poca ganancia de eficiencia
EL CICLO DE RANKINE CON RECALENTAMIENTO
DESCRIPCIÓN DE UNA TURBINA CON ETAPAS MÚLTIPLES
EL CICLO DE RANKINE CON RECALENTAMIENTO
ANALISIS ENERGÉTICO DEL CICLO DE RANKINE CON RECALENTAMIENTO
El objetivo del análisis es determinar la eficiencia del ciclo. Sin embargo, para ello deben encontrarse las relaciones y las magnitudes de las interacciones de trabajo y calor necesarias:
Volumen de control: caldera; no incluye trabajo
Turbina: adiabática-isentrópica
4523 hhhhqqq recalentprimarioentrada −+−=+=
)()( 23232 hhmhhmQ calderaprimario −=−=•••
)()( 45454 hhmhhmQ calderaorrecalentad −=−=•••
Qprimario
Qrecalentador
)()( 43433, hhmhhmW calderaalta Turb −=−=•••
)()( 65655, hhmhhmW calderabaja Turb −=−=•••
6543,,salida , hhhhwww bajaturbaltaturbturb −+−=+=
16543••••••
===== mmmmmm cald
EL CICLO DE RANKINE CON RECALENTAMIENTO
ANÁLISIS ENERGÉTICO DEL CICLO DE RANKINE CON RECALENTAMIENTO
Condensador: no incluye trabajo
Bomba: isentrópica-adiabática
Qsalida
Wbomba, entrada
)()( 16166 hhmhhmQ calderasalida −=−=•••
)()( 12121 hhmhhmW calderaentrada bom, −=−=•••
)( 121 PPvmW calderaentrada bom, −=••
16 hhqsalida −=
)( 121, PPvw entrada bomb −=
EL CICLO DE RANKINE CON RECALENTAMIENTO
ANÁLISIS ENERGÉTICO DEL CICLO DE RANKINE CON RECALENTAMIENTO
Eficiencia del ciclo:
La eficiencia térmica del ciclo solo depende de las propiedades del flujo.
4523
161hhhh
hhter −+−
−−=η
entrada
salidater q
q−=η 1
EL CICLO DE RANKINE CON RECALENTAMIENTO
RENDIMIENTO TÉRMICO. COMPARACIÓN DIAGRAMA T-s
Observaciones:
En conclusión, acompañada de
4523
161hhhh
hhter −+−
−−=η
23
1'6' 1
hh
hhter −
−−=η
423452'66 hh que ya hhhhhh ; hh 53 >−>>−+−>
'terter η>η '
66 yy <
EL CICLO DE RANKINE REGENERATIVO
PRINCIPIO DEL CICLO DE RANKINE REGENERATIVO
Proceso 2-2’: irreversibilidad.
Área a-2-3-b = Área c-5-4-d ← éstas áreas son congruentes.
Área a-1-5-c = Área b-1’-5’-d
η = (Área b-3-4-d – Área b-1’-5’-d) / Área b-3-4-d = Eficiencia de Carnot.
Proceso 2-3: Regeneración ideal
EL CICLO DE RANKINE REGENERATIVO
CALENTADORES DE AGUA DE ALIMENTACIÓN
Calentadores de agua de alimentación abiertos (CAA) Calentadores de agua de alimentación cerrados (CAC)
Vapor de extracción
P6 = P2 = P3
Características de operación ideal: Las presiones de las corrientes que salen del y entran al calentador son idénticas, P2=P3=P6
El agua de alimentación abandona al calentador como un líquido saturado a la presión de extracción, T3=Tsat@P6
Ventajas:Tienen menor costo (simplicidad), mejoran el rendimiento, la disposición de regeneración es más eficiente.
Características de operación ideal: La presión del vapor de extracción es distinta a la presión del agua de alimentación, P3≠P2, P1≠P4
El agua de alimentación abandona al calentador a la temperatura de saturación correspondiente a la presión de extracción, T2=Tsat@P3 , h2=hf@T2 +vf@T2(P2-Psat@T2) El vapor extraído sale del calentador como un liquido saturado, h4=hf@P3 VentajasMejoran el rendimiento, utilizan una sola bomba por calentador.
Agua de alimentación
3
4
12
P1=P2 P3=P4
1
3
2
4
EL CICLO DE RANKINE REGENERATIVO
ANÁLISIS ENERGÉTICO DEL CICLO PARA UN CALENTADOR ABIERTO
El objetivo del análisis es determinar la eficiencia del ciclo. Sin embargo, para ello deben encontrarse las relaciones de masa y las magnitudes de las interacciones de trabajo y calor necesarias:
Turbina: balance de masa
Calentador abierto: no incluye trabajo-adiabático
mmsalidaentrada
→= ∑∑••
calderammmm••••
=+= 765
555
7
5
61 •
•
•
•
•
•
•
•
==→+=m
my-1 ;
m
my
m
m
m
m 76
263 )1(0 hyyhhhmhmsalida entrada
−−−=−= ∑ ∑••
26
23hh
hhy
−−=
Estados del ciclo ideal:1: Liquido saturado3: liquido saturado.
EL CICLO DE RANKINE REGENERATIVO
Caldera: no incluye trabajo
Condensador: no incluye trabajo
Bombas: no incluye trabajo
))(1()( 17177 hhymhhmQ calderasal −−=−=•••
))(1( 17 hhyqsal −−=
)()( 45455 hhmhhmQ calderaent −=−=•••
45 hhqent −=
)()()1( 34312121, PPvPPvywww bombomentrada bombas −+−−=+=
qent
qsal
EL CICLO DE RANKINE REGENERATIVO
ANÁLISIS ENERGÉTICO DEL CICLO PARA UN CALENTADOR ABIERTO
Eficiencia del ciclo:
La eficiencia térmica de un ciclo regenerativo que utiliza un regenerador abierto depende de:
18.La fracción de masa extraída de la turbina
20.Las propiedades termodinámicas del flujo.
45
17 ))(1(1
hh
hhyter −
−−−=η
entrada
salidater q
q−=η 1
y
1-y
1
EL CICLO DE RANKINE REGENERATIVO
RENDIMIENTO TÉRMICO CON UN CALENTADOR ABIERTO. COMPARACIÓN DIAGRAMA T-s
(regenerativo)
(no regenerativo)
Observaciones:
En conclusión,
'45
17' 1hh
hhter −
−−=η
45
17 ))(1(1
hh
hhyter −
−−−=η
h-hhhy :embargo sinhhhh 1717'45'45 ))(1( <<−−−>−
'terter ηη >
4’ y
1-y
1
EL CICLO DE RANKINE REGENERATIVO
ANÁLISIS ENERGÉTICO PARA UN CALENTADOR CERRADO CONECTADO EN CASCADA HACIA ABAJO
Calentador cerrado: no incluye trabajo - adiabático
Caldera: no incluye trabajo
Condensador: no incluye trabajo
6237 )1()1(0 yhhyhyyhhmhmsalida entrada
−−−−+=−= ∑ ∑••
)( 3726
23hhhh
hhy
−−−−
=
45 hhqent −=
))(1( 19 hhyqsal −−=
y
1-y34
5
6
78
9
EL CICLO DE RANKINE REGENERATIVO
ANÁLISIS ENERGÉTICO PARA UN CALENTADOR CERRADO CONECTADO EN CASCADA HACIA ABAJO
Eficiencia térmica:
La eficiencia térmica de un ciclo regenerativo que utiliza un regenerador cerrado depende de:15.La fracción de masa extraída de la turbina
17.Las propiedades termodinámicas del flujo
La eficiencia es menor que la de un ciclo que utiliza un calentador abierto y mayor que la de un ciclo no regenerativo.
entrada
salidater q
q−=η 1
45
19 ))(1(1
hh
hhyter −
−−−=η
5
9
6
73
84
9
1-y
y
1
EL CICLO DE RANKINE REGENERATIVO
COMPARACIÓN EN EL RENDIMIENTO TÉRMICO DE AMBOS CALENTADORES PARA LAS MISMAS CONDICIONES INICIALES DE OPERACIÓN
7.La fracción de masa del calentador abierto es menor que la que necesita el cerrado.
9.El trabajo neto del ciclo es mayor utilizando un calentador abierto que el que se obtiene con uno cerrado:
14.La entalpia de salida del agua de alimentación es mayor al utilizar un regenerador abierto .
Cerrado terAbierto ter ,,ηη >
cerradoabierto yy )1()1( −>−
CICLOS COMBINADOS GAS-VAPOR
CARACTERÍSTICAS DEL CICLO IDEAL
3.La energía se recupera de los gases de escape y se transfiere al vapor en un intercambiador de calor que sirve como caldera
aLa cámara de combustión es isobárica; P6 = P7
bLos intercambiadores de calor son isobáricos; P9 = P8, P2= P3, P1 = P4
10.Se asumen las eficiencias isentrópicas o se asumen idealizaciones
12.Suposiciones de aire estándar para el ciclo de gas Brayton
14.El ciclo de vapor es el ciclo Rankine ideal simple.
CICLOS COMBINADOS GAS-VAPOR
ANÁLISIS ENERGÉTICO DE UN CICLO COMBINADO GAS-VAPOR
El objetivo del análisis es determinar la eficiencia del ciclo. Sin embargo, para ello deben encontrarse las relaciones y las magnitudes de las interacciones de trabajo y calor necesarias:
Para el ciclo de potencia de gas:
Suposiciones de aire estándar: el fluido es aire con cp constante
Intercambiador de calor: no incluye trabajo – adiabático – flujo estable
← relación de flujos másicos mg: flujo másico de los gases por el ciclo de gas
mv: flujo másico de vapor por el ciclo de vapor. cp: calor específico a presión constante a temperatura ambiente.
0=∑−∑+−salidaentrada
hmhmWQ
033992288 =−−+ hmhmhmhm
23
98
23
98
8
2 )(
hh
TTc
hh
hhy
m
m
m
m p
g
v−
−=
−−
===
mv
mg
g
vm
my
=
g
vm
my
=
CICLOS COMBINADOS GAS-VAPOR
Cámara de combustión: no incluye trabajo –f lujo estable
Condensador: no incluye trabajo – flujo estable
← por kilogramo de gas
Procesos de compresión y expansión isentropica en el ciclo de gas:
← relación de presiones
)()( 6767 TTcmhhmQ pggentrada −=−=•••
)( 67 TTcq pentrada −=
)()( 1414 hhmyhhmQ gvsalida −=−=•••
)( 14 hhyqsalida −=
k
k
P
P
T
T1
1
2
1
2
−
= r
P
Pp=
1
2
CICLOS COMBINADOS GAS-VAPOR
ANÁLISIS ENERGÉTICO DE UN CICLO COMBINADO – DIAGRAMA T-s
Eficiencia térmica del ciclo:
Observaciones:
La eficiencia térmica de un ciclo combinado depende de la cantidad de vapor que pueda calentarse por cada kilogramo de gas caliente disponible.
entrada
salidater q
q−=η 1
)(
)(1
67
14TTc
hhy
pter −−−=η
MAPA MENTAL
CICLOS DE POTENCIA DE VAPOR
Ciclo de Carnot de
vapor
Ciclo de Rankine simple
Ciclo de Rankine regenerativo
Ciclo combinado gas-vapor
Ciclo de Rankine con recalentamiento