Ciclo Rankine RegenerativoFAUSTO SIERRA 1044245

Introducción

En la exposición anterior estudiamos el recalentamiento como un método para mejorar la eficiencia del ciclo Rankine. Sin embargo, también es posible mejora la eficiencia del ciclo Rankine a través de la implementación de regeneradores, con lo que se obtiene el llamado Ciclo Rankine Regenerativo. Este ciclo consiste en extraer una porción de vapor durante la expansión del mismo en la turbina. Este vapor, que ya no producirá trabajo en la turbina, será conducido a un calentador de alimentación de agua para calentar el agua a baja temperatura procedente del condensador. Con este proceso, el agua que es bombeada a la caldera poseerá una mayor temperatura, lo que reducirá el calor que debe aportar la caldera y, en consecuencia, se reduce el gasto en combustible para la obtención de dicho calor.

Este ciclo será simulado en el software Cyclepad para poder obtener una mayor comprensión del comportamiento de este, y como se ven afectados los resultados del ciclo al variar ciertos parámetros.

Objetivos

• Analizar el funcionamiento del ciclo Rankine Regenerativo.

• Evaluar el comportamiento del ciclo al variar parámetros claves por medio del análisis de sensibilidad.

• Proponer criterios de diseño para el aprovechamiento del ciclo Rankine Regenerativo.

Planteamiento

Considere una planta de potencia a vapor operando en un ciclo Rankine regenerativo ideal, la presión del condensador de 80kpa.el vapor de la caldera sale a 400 c ,el flujo es másico de 1kg/sec la eficiencia de la bomba de 85%y la turbina 88. después de la expansión en la turbina de alta presión es de 400 kpa y el resto del vapor recalentado a 400 c y expandido al condensador.

Datos proporcionadosSustancia de trabajo

agua

Flujo másico 1 kg/sec

Presión a la entrada de la turbina 3 Mpa

Temperatura a la entrada de la turbina

400 c

Presión en el condensador 80 Kpa

Eficiencia de la bomba 85%

Eficiencia de la turbina 88%

Construcción

Consideraciones para el análisis

Caldera IsobáricaTurbinas AdiabaticaCondensador IsobáricoBombas IsentrópicasCalentador Isobárico Separador Isoparamétrico

Asignación de asunciones

Ciclo rankine con recalentamiento

Ciclo rankine Ciclo regenerativo

Análisis de sensibilidad

Conclusiones y recomendaciones

Luego del análisis de los resultados obtenidos tras la simulación, y comparando dichos resultados con los obtenidos en el ciclo Rankine y ciclo rankine con recalentamiento se comprueba que la regeneración aumenta considerablemente la eficiencia del ciclo (aumenta alrededor de un 8%). Sin embargo, también queda evidenciado que este aumento de la eficiencia se realiza a cuesta de la potencia entregada por la turbina, debido a la extracción de vapor para la regeneración, el cual no podrá realizar trabajo. De todos modos, esta caída de la potencia entregada se ve compensada con la reducción de calor que debe aportar la caldera, lo que se traduce en un recorte en los costos de combustibles para la obtención de dicho calor.

Referencias

• Arauz, A., 2013. Ciclo Rankine (Simple, Sobrecalentamiento y Regenerativo). [En línea] Available at: http://utptermodinamica2.blogspot.com/2013/11/ciclo-rankine-simple-sobrecalentamiento.html [Último acceso: 1 Marzo 2013].

• Cengel, Y. & Michael, B., 2012. Termodinamica. New York: McGrawhill.

• HUANG, F. F., 1997. INGENIERIA TERMODINAMICA FUNDAMENTOS Y APLICACIONES. Mexico: COMPAÑIA EDITORIAL CONTINENTAL.

• Universidad de Sevilla, 2008. El ciclo de Rankine. [En línea] Available at: http://departamento.us.es/deupfis1/Tecfluyc/Rankine.pdf [Último acceso: 1 Febrero 2015].

• Wu, C., 2007. THERMODYNAMICS AND HEAT POWERED CYCLES: A COGNITIVE ENGINEERING APPROACH. New York: Nova.