Martín Bárcenas

Facultad de IngenieríaDivisión de Ciencias Básicas

Ciclo de Rankine (de vapor)

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Condensador

1 2

34

Diagrama de flujo

Ciclo de Rankine (de vapor)

Caldera

Bomba

Turbina

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Ciclo de Rankine (de vapor)

1 → 2 Expansión isentrópica en la turbina.

2 → 3 Cambio de fase a presión y temperatura constantes en el condensador.

3 → 4 Aumento de presión isentrópica en el compresor.

4 → 1 Transmisión de calor a presión constante en la caldera

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Diagramas v,P y s,T

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( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( )121221

22

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 energía cinética y el cambio de energía potencial para los equipos que componen el ciclo.

El trabajo neto para el ciclo está 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 estará dada por:

( ) ( )41

3421

sum

neto

hhhhhh

qw

−−−−

=η

=η

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Ciclo de RankineLa eficiencia del ciclo se puede rescribir como:

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

21

3431

3421

hhhh

hhhhhhhh

−−

=η

−−−−−−

=η

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 presión en la caldera es de 20 bar y la presión 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;