(LABORATORIO) TERMODINÁMICA II

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ[pic 1][pic 2]

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

DEPARTAMENTO DE ENERGÍA Y AMBIENTE

LICENCIATURA EN INGENIERÍA MECÁNICA

PROFESOR (TEORÍA):

JIMMY CHAN

INSTRUCTORA:

ING. STEYCI SANTAMARÍA

MATERIA:

(LABORATORIO) TERMODINÁMICA II

PARTICIPANTES:

APARICIO, DIEGO 4-781-1135

BAKER, NATALI 4-784-294

CUELLAR, MANUEL 8-947-159

MACHADO, HODIET 4-784-2389

SANJUR, EVELYN 4-803-18

YAU, JOEL 8-927-882

PERÍODO DE AÑO LECTIVO: II SEMESTRE

TÍTULO DE LA EXPERIENCIA:

CICLO RANKINE IDEAL SIMPLE

EXPERIENCIA #2

HORARIO DE CLASE:
LUNES 4:10pm – 5:45pm

INTRODUCCIÓN

El ciclo de Carnot es el primer ciclo que nos enseñan en clase de termodinámica, sin embargo, a pesar de ser un ciclo que tiene una eficiencia bastante alta, no resulta ser útil en la práctica debido a diferentes factores como: si reducimos la calidad que entra a la turbina por debajo de un 90%, podemos provocar daños en las aspas de la turbina; también resulta complejo diseñar un condensador que maneje dos fases, por lo que no es práctico para un ciclo de potencia de vapor.

Podemos considerar ciertas modificaciones para lograr disminuir las fallas del ciclo de Carnot. Estas modificaciones nos llevarían al ciclo Rankine, el cual resulta el mejor ciclo para las centrales eléctricas que usan vapor. El ciclo básicamente trabaja isentrópicamente con una turbina y una bomba que expanden y comprimen el vapor, respectivamente y con un proceso isobárico con una caldera y un condensador, que inducen y rechazan calor, respectivamente.

En el ciclo Rankine básicamente tenemos una mezcla que entra al condensador, del que va a salir líquido saturado, lo que aumentará la presión en la bomba, para luego ir a la caldera, donde va a aumentar su temperatura, saldrá como mínimo vapor saturado para entrar a la turbina, y repetir el ciclo; este ciclo puede tener modificaciones, por ejemplo, disminuir la presión del condensador, aumentar la presión de la caldera o calentar el vapor, con el fin de aumentar la eficiencia del ciclo.

Este laboratorio tiene como objetivo introducirnos al ciclo Rankine ideal, estudiaremos mediante dos problemas de aplicación del ciclo Rankine ideal simple analizando los diferentes estados y la eficiencia del ciclo, utilizaremos la interpolación y demás herramientas matemáticas y analíticas proporcionadas previamente en nuestras clases teóricas y los resultados obtenidos serán comparados con datos obtenidos de Termograf llegando a las conclusiones propicias.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Tendremos a continuación un grupo de problemas con el fin de afianzar conceptos y procedimientos clave para termodinámica II.

A disposición contamos con las tablas termodinámicas del libro de termodinámica de Cengel (8va edición).

La indicación es poderlos desarrollar correctamente y adjuntar capturas para los gráficos solicitados en Termograf.

RESULTADOS

1. En un ciclo de potencia de vapor, la caldera maneja una presión de 20 bar y tiene una temperatura a la salida de 360°C y se expande a una presión de 0.08 bar. Asumiendo un proceso ideal, encontrar el trabajo neto y la eficiencia térmica del ciclo.

Datos:

Estado 1: P1 = 20 bar = 2000 kPa ; T1 = 360 °C

Estado 2: P2 = 0.08 bar = 8 kPa

Ciclo Ideal

Solución:

• Estado 1:

Tenemos que la T1 > Tsat @ 2000kPa, por lo tanto, se encuentra en fase de vapor sobrecalentado.

Utilizamos la Tabla A-6 del libro de Çengel para encontrar las propiedades desconocidas.

Interpolando para T= 360 °C, tenemos que:

s1 = 6.9925 [pic 4]

h1 = 3159.8 [pic 6]

• Estado 2:

Sabiendo que es un ciclo ideal, entonces el vapor se expande isoentrópicamente en la turbina (s2 = s1).

Utilizamos la Tabla A-5 del libro de Çengel para encontrar las propiedades desconocidas.

Interpolando para P = 8KPa, tenemos que:

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