Notas de clase Rquijano

Ciclo Combinado - Central Termosierra

Notas de clase Rquijano

Se denomina ciclo combinado la coexistencia de

dos ciclos termodinámicos en un mismo sistema,

uno cuyo fluido de trabajo sea el gas producto del

proceso de combustión y el segundo fluido de

trabajo sea vapor de agua, resultado del

aprovechamiento de la temperatura de los gases

de escape del primer fluido.

Una central eléctrica de ciclo combinado se basa en

utilizar los gases de escape de alta temperatura de

la turbina de gas, para aportar calor a la caldera o

generador de vapor de la turbina de vapor.

Notas de clase Rquijano

Ventajas:

• Alta eficiencia, aumenta la eficiencia hasta en un

50% de un ciclo único.

• Aumenta rendimientos de la turbina de gas

cercanos al 60%.

• La temperatura de los gases de escape

(cercanas a 1350 °C)

• Menor impacto ambiental en emisiones • Gases CO₂ menor que las convencionales.

• Mínima emisión de Nox y So₂, por lo tanto

menor aporte a la lluvia acida.

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Descripción del Ciclo.

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Descripción del Ciclo Combinado

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Descripción

1-Turbina de Gas. Proporciona 2/3 de la potencia de la Planta.

figura (1).

figura (2)

• Turbina de Vapor. Proporciona 1/3 de la potencia de la planta

figura (2)

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2 - Calderas de recuperación de Calor

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3- Sistema de refrigeración

Condensar el vapor expansionado de la turbina de vapor en forma de agua condensada, para ser alimentada nuevamente a la caldera de recuperación.

Notas de clase Rquijano

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Diagrama Ciclo Combinado Gas - Vapor

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Ejemplo 7

Considere el ciclo de potencia combinado gas-vapor que se

muestra en la figura. El ciclo superior es un ciclo de turbina

a gas que tiene una relación de presión de 8. El aire entra

al compresor a 300K y a la turbina a 1300K. La eficiencia

isentrópica del compresor es de 80% y la de la turbina de

gas de 85%. El ciclo inferior es un ciclo Rankine ideal

sencillo que opera entre los límites de presión de 7MPa y

5KPa. El vapor se calienta en un intercambiador de calor

por medio de los gases de escape hasta una temperatura

de 500ºC. Los gases de escape salen del intercambiador

de calor a 450K. Determine:

a) La razón de tasas de flujo másico de vapor y de los

gases de combustión

b) La eficiencia térmica del ciclo combinado

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Diagrama para ciclo Brayton - Rankine

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Diagrama T- s del ciclo Combinado Gas Vapor.

Ejemplo 5 (Clase 6 para turbina de gas)

6. Una Central eléctrica de turbina de gas que opera en un ciclo de Brayton ideal, tiene una relación de presión de 8. La temperatura del gas es de 300 K en la entrada del compresor y de 1300 K en la entrada de la turbina. Utilice las condiciones de aire estándar y determine a) la temperatura del gas a la salida del compresor y de la turbina, b) la relación de trabajo de retroceso y c) la eficiencia térmica. 7) Suponga una eficiencia del compresor de 80% y una eficiencia de la turbina de 85%. Determine a) la relación de trabajo de retroceso b) la eficiencia térmica y c) la temperatura de salida de la turbina del ciclo de la turbina de gas del ejercicio anterior. 8)Determine la eficiencia térmica de la turbina de gas del ejercicio 7 si se instala un regenerador con una eficacia del 80%.

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Ejemplo 6 clase 7A (parte de vapor b)

Considere la planta de cogeneración de vapor que se muestra en el

diagrama. El vapor entra a la turbina a 7MPa y 500ºC. Se extrae un poco

de vapor de la turbina a 500KPa para calentamiento de proceso. El

vapor restante continúa su expansión hasta 5KPa. Después el vapor se

condensa a presión constante y se bombea hasta la presión de la

caldera. En momentos de alta demanda de calor de proceso, una parte

del vapor que sale de la caldera se estrangula hasta 500KPa y se envía

al calentador del proceso. Las fracciones de extracción se ajustan de

modo que el vapor que sale del calentador del proceso lo haga como

líquido saturado a 500KPa y se bombee hasta 7MPa. La tasa de flujo

másico de vapor a través de la caldera es de 15Kg/s. Descarte cualquier

caída de presión y pérdida térmica en las tuberías y suponga que las

bombas y la turbina son isentrópicas. Determine:

a) La tasa máxima a la cual puede suministrarse el calor al proceso

b) La potencia producida y el factor de utilización cuando no se

suministra calor al proceso

c) La tasa de suministro de calor de proceso cuando 10% del vapor se

extrae antes de que entre a la turbina y 70% del vapor se extrae de la

turbina a 500KPa para el calentamiento de proceso. Notas de clase Rquijano

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Ciclo Combinado