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Ciclo Rankine Simple

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  • 1. CICLO RANKINECICLO IDEAL PARA LOS CICLOS DE POTENCIA DE VAPOR
  • 2. CICLO RANKINE  El Ciclo Rankine, es el ciclo ideal para las centrales eléctricas de vapor; el cual no presenta irreversibilidades internas y consta, básicamente, de los siguientes procesos: • Compresión isentrópica en una bomba.Proceso 1-2 • Adición de calor a presión constante en unaProceso caldera. 2-3 • Expansión isentrópica en una turbina.Proceso 3-4 • Rechazo de calor a presión constante en unProceso condensador. 4-1
  • 3. CICLO RANKINE SIMPLE Las variaciones que hacen que este ciclo sea práctico, a diferencia del ciclo de Carnot, son:1. En el proceso 4-1, la sustancia es condensada por completo, lo quepermite la utilización de una bomba ya que llega a la misma como líquidosaturado, obteniéndose de esta forma el CICLO RANKINE SIMPLE.
  • 4. CICLO RANKINE CON SOBRECALENTAMIENTOEfectuando ambas mejoras con respecto al ciclo de Carnot, obtenemos el siguientediagrama T –vs-s que describe el Ciclo Rankine con sobrecalentamiento: Fuente: Kenneth Wark y Donald Richards, “Termodinámica”, sexta edición.
  • 5. ANÁLISIS DE ENERGÍA DEL CICLO RANKINE  Los 4 dispositivos asociados con el ciclo Rankine (bomba, caldera, turbina y condensador) son dispositivos de flujo estacionario. El balance de energía por unidad de masa de vapor para cada dispositivo sería: Por lo general, en este tipo de dispositivos los cambios de energía cinética y potencial del fluido de trabajo son despreciables en comparación con los términos de trabajo y transferencia de calor. Además presenta una dirección de transferencia de calor o de trabajo definida (ya sea de entrada o de salida del sistema).
  • 6. ANÁLISIS DE ENERGÍA DEL CICLO RANKINE BOMBA: Se encarga de aumentar la presión del líquido que pasa a través de ella. Para el ciclo Rankine ideal, la bomba se supone isentrópica y la transferencia de calor es cero, entonces por conservación de la energía se obtiene: ó
  • 7. ANÁLISIS DE ENERGÍA DEL CICLO RANKINE  CALDERA: Es el dispositivo mediante el cual se añade calor al fluido y el mismo, no efectúa trabajo para realizar esta labor, por lo que:  TURBINA: Mediante esta, se expande el fluido de manera isentrópica y se produce trabajo al hacer girar el eje conectado a un generador eléctrico, sin transferencia de calor.
  • 8. ANÁLISIS DE ENERGÍA DEL CICLO RANKINE  Condensador: Este dispositivo condensa el fluido de alta calidad y funciona básicamente como un intercambiador de calor rechazando el calor hacia un medio de enfriamiento externo, sin efectuar trabajo, entonces: 1
  • 9. EFICIENCIA TÉRMICA Y POTENCIA DEL CICLO Para este ciclo la eficiencia térmica se obtiene a partir de:Donde, Y la potencia producida por la central eléctrica, sería:

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