Estados Termodinámicos De Una Planta Termoeléctrica

Estado 1 (Vapor sobrecalentado)

En este estado se tiene vapor sobrecalentado (vapor vivo) proveniente del generador de vapor, el cual entra la turbina de alta presión. Dados, tanto la presión del vapor como su temperatura, P1 y T1, en tablas de vapor sobrecalentado podemos conocer las propiedades restantes, v1, s1, u1 y h1.

T_1=537.77000 ℃

P_1=126.23123 bar

En tablas de vapor-sobrecalentado ()

126 bar

T v ρ h u s X

[℃] [m^3/kg] [kg/m^3 ] [kJ/kg] [kJ/kg] [kJ/(kg∙℃)] [-]

520.000000 0.026350 37.950000 3395.000000 3063.000000 6.526500 VSC

537.77000 0.027719 36.776292 3442.090500 3099.428500 6.585141 VSC

540.000000 0.027301 36.629000 3448.000000 3104.000000 6.592500 VSC

128 bar

T v ρ h u s X

[℃] [m^3/kg] [kg/m^3 ] [kJ/kg] [kJ/kg] [kJ/(kg∙℃)] [-]

520.000000 0.025894 38.620000 3392.600000 3061.200000 6.517000 VSC

537.77000 0.026728 37.417860 3439.601650 3097.717350 6.575730 VSC

540.000000 0.026833 37.267000 3445.500000 3102.300000 6.583100 VSC

537.77 ℃

P v ρ h u s X

[bar] [m^3/kg] [kg/m^3 ] [kJ/kg] [kJ/kg] [kJ/(kg∙℃)] [-]

126.000000 0.027719 36.776292 3442.090500 3099.428500 6.585141 VSC

126.231230 0.027604 36.850467 3441.802752 3099.230665 6.584053 VSC

128.000000 0.026728 37.417860 3439.601650 3097.717350 6.575730 VSC

Para la P_1=126.23123 bar y T_1=537.77 ℃, se obtuvieron las propiedades restantes:

v ρ h u s X

[m^3/kg] [kg/m^3 ] [kJ/kg] [kJ/kg] [kJ/(kg∙℃)] [-]

0.027604 36.850467 3441.802752 3099.230665 6.584053 VSC

Estado 2s (Expansión isoentrópica)

Como primer paso debemos de conocer la presión a la cual el vapor sobrecalentado se expande y sale de la turbina de alta presión; para esto, es un dato conocido la relación de presiones entre el estado uno y dos.

P_2/P_1 =0.273

Despejando la presión dos, se obtiene:

P_2=0.273*126.23123 bar

P_2=34.461126 bar

Considerando el estado ideal, se realiza una expansión isoentrópica hasta el estado dos, lo cual nos indica que s2s y s1 tienen el mismo valor, o sea que:

s_2s=6.584053 kJ/(kg∙℃)

Por el postulado de estado, conociendo la presión y la entropía de éste estado, podemos conocer las propiedades restantes en tablas de vapor sobrecalentado.

34 bar

T v ρ h u s X

[℃] [m^3/kg] [kg/m^3 ] [kJ/kg] [kJ/kg] [kJ/(kg∙℃)] [-]

325.000000 0.075030 13.329000 3044.200000 2789.100000 6.572300 VSC

327.811723 0.075502 13.245211 3051.229306 2794.495807 6.584053 VSC

330.000000 0.075870 13.180000 3056.700000 2798.700000 6.593200 VSC

36 bar

T v ρ h u s X

[℃] [m^3/kg] [kg/m^3 ] [kJ/kg] [kJ/kg] [kJ/(kg∙℃)] [-]

335.000000 0.072100 13.870000 3064.000000 2804.500000 6.580900 VSC

335.772794 0.072224 13.846507 3065.931985 2805.983765 6.584053 VSC

340.000000 0.072900 13.718000 3076.500000 2814.100000 6.601300 VSC

6.584053 kJ/(kg∙℃)

P T v ρ h u X

[bar] [℃] [m^3/kg] [kg/m^3 ] [kJ/kg] [kJ/kg] [-]

34.000000 327.811723 0.075502 13.245211 3051.229306 2794.495807 VSC

34.461126 329.647251 0.074746 13.383848 3054.619200 2797.144505 VSC

36.000000 335.772794 0.072224 13.846507 3065.931985 2805.983765 VSC

Las propiedades restantes para éste estado se obtienen a partir de P_2=34.461126 bar y s_2s=6.584053 kJ/(kg∙℃).

T v ρ h u X

[℃] [m^3/kg] [kg/m^3 ] [kJ/kg] [kJ/kg] [-]

329.647251 0.074746 13.383848 3054.619200 2797.144505 VSC

Estado 2 (Expansión real)

En éste estado se aplica la definición de eficiencia isoentrópica de la turbina, con lo cual es posible calcular el valor de h2, tomando en cuenta que la eficiencia de la turbina es del 90% (dato proporcionado por el prontuario), se tiene que:

ɳ_SIT=(h_1-h_2)/(h_1-h_2s )

De donde:

h_2=h_1-ɳ_SIT (h_1-h_2s )

Por lo que:

h_2=3441.802752-0.9(3441.802752-3054.619200)

h_2=3093.337375 kJ/kg

Con el valor de la presión de éste estado, en tablas de vapor saturado seco se encuentra el valor de hg (entalpía de saturación de vapor seco) y se compara con h2, teniendo en cuenta que si:

hgP2 > h2 Vapor húmedo

hgP2 = h2 Vapor saturado seco

hgP2 < h2 Vapor sobrecalentado

En tablas de vapor saturado con P_2=34.461126 bar, se obtiene hgP2.

P h_gP2

[bar] [kJ/kg]

34.000000 2802.800000

34.461126 2802.707775

35.000000 2802.600000

Realizamos una comparación entre hgP2, h2.

h_2=3093.337375 kJ/kg

h_gP2=2802.707775 kJ/kg

Como podemos observar:

h_gP2<h_2

Por lo tanto, en éste estado nos encontramos en la región de vapor sobrecalentado.

Ahora, en tablas de vapor sobrecalentado, con P2 y h2, obtenemos las propiedades restantes.

34 bar

T v ρ h u s X

[℃] [m^3/kg] [kg/m^3 ] [kJ/kg] [kJ/kg] [kJ/(kg∙℃)] [-]

340.000000 0.077550 12.895000 3081.400000 2817.700000 6.633800 VSC

344.892367 0.078352 12.761928 3093.337375 2826.897650 6.653174 VSC

345.000000 0.078370 12.759000 3093.600000 2827.100000 6.653600 VSC

36 bar

T v ρ h u s X

...