UNIVERSIDAD: “FERMÍN TORO”

ASIGNATURA: TERMODINÁMICA II

PROFESOR: ING. MSc. FERNANDO JOSÉ RIVAS

Alumno: Jorge Vivas Cédula: 18.356.161

PRIMERA EVALUACIÓN 1ER MÓDULO

10%

ESTUDIO DEL CICLO DE RANKINE SIMPLE

1. Configuración inicial

Inicialmente consideraremos en la instalación bombas y turbinas ideales, para posteriormente

analizar el efecto de las irreversibilidades sobre el funcionamiento de la planta.

Elabore inicialmente el diagrama de máquinas con sus componentes: caldera, turbina, bomba y

condensador y el diagrama Temperatura – Entropia respectivo. Suponer las siguientes

características de trabajo de los dispositivos: Turbina y bomba son isoentrópicos; condensador y

caldera son isobáricos.

2. Reducción de la presión en el condensador

El vapor existe como mezcla saturada en el condensador a la temperatura de saturación

correspondiente a la presión dentro del condensador. Por consiguiente, la reducción de la presión

de operación del condensador reduce automáticamente la temperatura del vapor y, en

consecuencia, la temperatura a la cual cede el calor de desecho. Lógicamente existe un límite

inferior en la presión del condensador que puede usarse: no puede ser inferior a la presión de

saturación correspondiente a la temperatura del medio refrigerativo.

Para estudiar la influencia de la presión del condensador en el rendimiento del ciclo Rankine,

vamos a variar la presión de entrada al condensador desde 0.1 bar hasta 1.0 bar, en intervalos de

0.1 bar, dejando los valores de entrada a la turbina según la siguiente tabla:

Grupo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

T(°C) 460 480 500 520 540 560 580 440 420 410

P(bar) 150 145 140 135 130 125 120 155 160 165

Condensador

Grupo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

T(°C) 460 480 500 520 540 560 580 440 420 410

P(bar) 150 145 140 135 130 125 120 155 160 165

P(Mpa) 15 14,5 14,0 13,5 13 12,5 12 15,5 16 16,5

Pcond(bar) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

Pcond(Kpa) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Pcond(reducción) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

1. Elaborar una tabla con los valores de la presión en el condensador, el rendimiento térmico

y el título de vapor a la salida de la turbina.

Grupo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Pcond(bar) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

Pcond(Kpa) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Pcon Reducidad

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

43,44 44,01 41,08 39,73 40,52 39,75 37,81 37,82 67,86

X 0,7264 0,7264 0,777 0,8146 0,812 0,8374 0,855 0,758 0,7406

En la siguente gráfica del rendimiento térmico de un ciclo se dice que está dado por el

trabajo neto para el ciclo de Rakine cuando ciertos cambios producen un aumento del

rendimiento del ciclo, generalmente aumentara el rendimiento real. Si se disminuye o se

reduce la presión en el condensador, el trabajo será mayor y por lo tanto habrá un

incremento del rendimiento.

2. Represente el rendimiento térmico del ciclo frente a la presión en el condensador. ¿Qué

mejora del rendimiento se ha obtenido? ¿A qué temperatura sale el vapor de la turbina en

el caso óptimo?

Si se recurre al enfriamiento artificial, tendremos que conformarnos con una temperatura

del condensador algo mayot (10°C) que la del agua de condensación procedente de ríos y

lagos.

3. Suponiendo que la temperatura de un río disponible donde verter el calor de desecho es

de 10 °C ¿Cuál es la presión mínima con la que se podrá operar en el condensador?

4.

4. Represente la calidad del vapor a la salida de la turbina frente a la presión en el condensador.

¿Qué efecto tiene la reducción de la presión en el condensador sobre la calidad?

Observaciones:

1.- Para cada variación realizar el correspondiente diagrama T-S

2.- Las gráficas y tablas deben ser elaboradas en papel milimetrado.

3.- El trabajo debe ser hecho en grupos de máximo 2 personas. (Sin excepción) y debe ser enviado

a la plataforma por uno solo de los integrantes. Teniendo cuidado de colocar nombres, apellidos y

número de cédula de cada uno.

4.- Para enviar el trabajo deberán usar cualquier herramienta multimedia que sea lo mas

manejable posible. En la medida de lo posible elaborar todo a computadora.