c rankine mbe

Martn Brcenas

Facultad de IngenieraDivisin de Ciencias Bsicas

Ciclo de Rankine (de vapor)

Martn Brcenas


Condensador

1 2

34

Diagrama de flujo


Caldera

Bomba

Turbina

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1 2 Expansin isentrpica en la turbina.2 3 Cambio de fase a presin y temperatura constantes en el

condensador.

3 4 Aumento de presin isentrpica en el compresor.4 1 Transmisin de calor a presin constante en la caldera

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Diagramas v,P y s,T

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( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )12122122

121221

22

hhzzgvv21

mW

mQ

hhzzgvv21mWQ

++=+

++=+rr

&&

&&

rr&&&

Ciclo de Rankine

hepecwq ++=+

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Ciclo de Rankineq=0 para la turbina y para la bomba

w=0 para la caldera y el condensador

El cambio de energa cintica y el cambio de energa potencial para los equipos que componen el ciclo.

El trabajo neto para el ciclo est dado por:wturbina=h1-h2 ; wbomba=h4-h3 ; wneto= wturbina-wbomba

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Ciclo de RankineEl calor suministrado en la caldera:

q = 4q1 = h1 h4

La eficiencia del ciclo estar dada por:

( ) ( )41

3421

sum

neto

hhhhhh

qw

=

=

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Ciclo de RankineLa eficiencia del ciclo se puede rescribir como:

( ) ( )( ) ( )( )( )31

21

3431

3421

hhhh

hhhhhhhh

=

=

Ya que el trabajo de la bomba es despreciable, pero si se desea calcular: wbomba= h4 - h3 = v (P4-P3)

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Ejemplo: Considere un ciclo Rankine ideal que utiliza vapor de agua: la presin en la caldera es de 20 bar y la presin en el condensador es de 0.075 bar; considerando que la entrada de la turbina es saturado, calcular:

a) El trabajo realizado por la bomba.

b) El trabajo entregado por la turbina.

c) El calor recibido por el sistema en la caldera.

d) La eficiencia del ciclo.

e) El incremento de entropia en cada proceso.

Datos complementarios:

h1=2799.5 kJ/kg; h2=1975.7 kJ/kg; h3=168.79 kJ/kg; v3=1.008x10-3 m3/kg

s1=6.3409 kJ/kgK; s2=5.764 kJ/kgK;

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