Ciclo de Rankine

Ciclo de Rankine

1. Ciclo de Rankine de vapor de agua

   • Etapas del ciclo
     • 1-2 Expansión isoentrópica
     • 2-3 Enfriamiento isobárico
     • 3-4 Compresión isoentrópica
     • 4-1 Calentamiento isobárico
   • Instalación
     • Turbina de vapor
       • Expansión adiabática
     • Condensador
       • Enfriamiento isobárico
     • Bomba de condensado
       • Compresión adiabática
     • Caldera
       • Calentamiento isobárico
   • Balance energético
     • Aplicando el 1er principio de la termodinámica
       • Potencia y rendimiento del sistema
         • Potencia de los elementos
   • Ventajas
     • La temperatura de entrada de la turbina se puede elevar hasta el límite de resistencia de los materiales
     • La potencia de la turbina es muy elevada
     • El rendimiento de la instalación es aceptable
     • El trabajo de compresión es reducido por realizarse en fase líquida
   • Desventajas
     • La potencia térmica de la caldera es elevada porque hay que calentar líquido

2. Tendencias en el ciclo de Rankine básico

   • Se trata de
     • Variar los parámetros básicos del ciclo
       • Parámetros a analizar
         • Potencia neta de la instalación
         • Rendimiento
         • Título a la salida de la turbina X2
   • Efecto de la temperatura en la caldera
     • Aumento de la temperatura de la caldera
       • Aumenta el trabajo
       • Aumenta el rendimiento
       • Aumenta el título de la turbina
   • Efecto de la presión en el condensador
     • Disminución de la presión en el condensador
       • Lectura inversa del diagrama
       • Aumenta el trabajo
       • Aumenta el rendimiento
       • Disminuye el título de la turbina
       • Grafica de la temperatura de saturación correspondiente a la presión del condensador
       • Grafica de la disminución de presión en el condensador
       • Variaciones lineales
   • Efecto de la presión en caldera
     • Aumento de la presión en la caldera
       • Aumenta el trabajo bastante alrededor de 200 bar
       • Aumenta el rendimiento
       • Disminuye el título de la turbina
       • Punto crítico alrededor de 200 bar
   • Tabla cualitativa de mejoras
     • Mejoras al ciclo de Rankine
       • Aumentar la temperatura máxima del ciclo
       • Aumentar la presión a la que trabaja la caldera
       • Disminuir la presión del condensador
     • Valores habituales
       • Caldera
         • Presión 180 bar y temperatura 550 ºC
       • Condensador
         • Presión 0.040 bar
     • Limitaciones de funcionamiento
       • Temperatura máxima del ciclo (<600 ºC)
       • Presión máxima (<300 bar)
       • Título de vapor en la turbina (>0.85)
       • Presión de condensador (>0.035)

3. Ciclo de Rankine con regeneración

   • Instalación
     • Dos turbinas de vapor
       • Realizan
         • Expansión adiabática
           • Turbina de alta presión
             • TAF
           • Turbina de baja presión
             • TBP
     • Condensador
       • Realiza
         • Enfriamiento isobárico
     • Bomba
       • Realiza
         • Compresión adiabática
     • Caldera
       • Realiza
         • Calentamiento isobárico
           • Caldera con sobrecalentador
           • Recalentador
     • Calentador de agua
       • Tipos de intercambiadores
         • Instalación con intercambiador de mezcla
         • Instalación con intercambiador de superficie
           • Instalación en cascada descendente
           • Instalación en cascada ascendente
   • Desventajas
     • La potencia de las turbinas y de la instalación disminuye
   • Ventajas
     • El consumo de combustible en la caldera disminuye
     • El rendimiento mejora
     • Se pueden instalar varios calentadores de agua regenerativos en serie (hasta 8)
     • Aumenta la temperatura de entrada de agua a la caldera
   • Balance energético
     • Aplicando el 1er principio de la termodinámica
       • Las potencias de los elementos
         • Potencia y rendimiento del sistema
   • Consiste en
     • Realizar un recalentamiento con un foco de calor interno al sistema
       • Tiene los mismos procesos que el ciclo de recalentamiento

4. Ciclo de Rankine con recalentamiento

   • Instalación
     • Dos turbinas de vapor
       • Realizan
         • Expansión adiabática
           • Turbina de alta presión
             • TAP
           • Turbina de baja presión
             • TBP
     • Condensador
       • Realiza
         • Enfriamiento isobárico
     • Bomba de condensado
       • Realiza
         • Compresión adiabática
     • Caldera
       • Realiza
         • Calentamiento isobárico
           • Caldera con sobrecalentador
           • Recalentador
   • Balance energético
     • Aplicando el 1er principio de la termodinámica
       • Las potencias de los elementos
         • Potencia y rendimiento del sistema
   • Etapas del ciclo
     • 1-2 Expansión isoentrópica
     • 2-3 Recalentamiento isobárico
     • 3-4 Expansion isoentropica
     • 4-5 Enfriamiento isobárico
     • 5-6 Compresión isoentrópica
     • 6-1 Calentamiento
   • Ventajas
     • El título de vapor en la turbina aumenta
     • Permite trabajar con presiones más elevadas y mejorar el rendimiento
     • Aumenta la potencia de las turbinas
   • Desventajas
     • La instalación es más complicada

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