Ciclo Rankie

CICLO RANKINE.

Es un ciclo termodinámico en el que se relaciona el consumo de calor con la producción de trabajo. Como otros ciclos termodinámicos, la máxima eficiencia termodinámica es dada por el cálculo de la máxima eficiencia del ciclo de Carnot. Debe su nombre a su desarrollador, el ingeniero y físico escoces William John Macquorn Rankine.

El ciclo rankine es un ciclo de panta de fuerza que opera con vapor. Este es producido en una caldera a alta presión para luego ser llevado a una turbina donde produce energía cinética, donde perderá presión. Su camino continuo al seguir hacia un condensador donde lo que queda de vapor pasa a estado liquido para poder entrar a una bomba que le subirá la presión para nuevamente poder ingresarlo a la caldera. Existen algunas mejoras al ciclo, como por ejemplo agregar sobre calentadores a la salida de la caldera que permitan obtener vapor sobrecalentado para que entre ala turbina y aumentar así el rendimiento del ciclo.

DIAGRAMA T-s DEL CICLO.

Existen cuatro procesos distintos en el desarrollo del ciclo, los cuales van cambiando el estado del fluido. Estos estados quedan definidos por los números del 1 -4 ene l diagrama T-s. Los procesos que tenemos son los siguientes:

Proceso 1-2: expansión isoentrópica del fluido de trabajo en la turbina desde la presión de la caldera hasta la presión del condensador.

Proceso 2-3: transmisión de calor desde el fluido de trabajo del refrigerante a presión constante en el condensador hasta el estado liquido saturado.

Proceso 3-4: compresión isoentropica en la bomba. En el se aumenta la presión del fluido mediante un compresor o bomba, al que se le aporta un determinado trabajo.

proceso 4-1: transmisión de calor hacia el fluido de trabajo a presión constante en la caldera. En realidad, los procesos no son internamente reversibles, pues tenemos distintas irreversibles y perdidas, lo que se refleja en los procesos 1-2 y3-4 no son isoentropicos.

VARIABLES.

Qin= potencia térmica de entrada (energía por unidad de tiempo).

m= flujo de masa (masa por unidad de tiempo).

W= potencia mecánica suministrada o absorbida (energía por unidad de tiempo).

ɳ =eficiencia termodinámica del proceso (potencia absorbida por la turbina de entrada de calor, adimensional).

h1, h2, h3, h4= estas son las entalpias especificas a los puntos indicados en el diagrama T-s.

ECUACIONES.

Cada una de las cuatro primeras ecuaciones se obtiene del balance de energía y el balance de la masa para un volumen de control. La quinta ecuación describe la eficiencia termodinámica o rendimiento térmico del ciclo y se define como la relación entre la potencia con respecto a la potenciatermica de entrada.

Q_in/m=h_1-h_4 ….ec.1

W_turbina/m=h_1-h_4

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