TERMODINÁMICA TÉCNICA Y TRANSMISIÓN DEL CALOR

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TERMODINÁMICA TÉCNICA Y TRANSMISIÓN DEL CALOR

                                                                                                          María Pina Galindo (736936)

Una planta de potencia tiene una turbina de gas regenerativa. El aire entra al compresor a 25 ºC y 1 bar (estado 1) con un flujo másico 0,562 kg/s y se comprime hasta 4 bar. La eficiencia del regenerador es del 90%. Toda la potencia desarrollada por la turbina de alta presión se utiliza para accionar el compresor y la turbina de baja proporciona la potencia neta. Las dos turbinas tienen un rendimiento isoentrópico del 87% y la temperatura de entrada a la turbina de alta presión es 1025ºC. Con estos datos, se pide:

[pic 3]a) Dibujar el diagrama T‐s de la instalación.

b) Completar una tabla de los estados termodinámicos con las propiedades necesarias para los cálculos solicitados.

Estado 1

Ya está caracterizado desde el inicio

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Estado 4

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Estado 5

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Estado 2

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Aplicamos la condición de que el trabajo en la turbina de alta es el empleado para accionar el compresor:[pic 19]

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184,22[pic 22][pic 23]

Estado 6

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Estado 3[pic 31][pic 29][pic 30]

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Estado 7

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BE en el regenerador:[pic 35]

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c) El rendimiento isoentrópico del compresor (%).

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d) La potencia neta producida (en kW).

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e) El rendimiento térmico (en tanto por uno y con al menos dos decimales).

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 Finalmente, se pide proponer y justificar alguna alternativa adicional para mejorar el rendimiento y la potencia neta de la instalación.  

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Se propone añadir una etapa de refrigeración intermedia en la compresión lo que permite reducir el trabajo demandado para comprimir el aire, obteniéndose por lo tanto una potencia neta mayor. Esta medida no implica exactamente un incremento del rendimiento del sistema, pues dependerá del calor que se deba suministrar, que puede ser mayor debido a la etapa de refrigeración introducida.

Para incrementar el rendimiento, el procedimiento más adecuado sería mejorar la eficacia del regenerador, que incrementaría la temperatura del estado 3 de manera “gratuita” pues no implica ningún coste extra de calor suministrado al utilizar la corriente 6 que sale de la turbina de alta presión con una elevada temperatura.

En un ciclo Rankine con sobrecalentamiento y recalentamiento se utiliza vapor de agua como fluido de trabajo. El vapor entra a la primera etapa de la turbina a P1 MPa y T1 ºC, y se expande hasta P2 MPa. Éste se recalienta entonces hasta T3 ºC antes de entrar en la segunda etapa de la turbina, donde se expande hasta la presión del condensador de 0.008 MPa. El rendimiento isoentrópico de ambas turbinas es 0.9 y la bomba es ideal. La potencia neta obtenida es de 100 MW. Se pide:

1. Dibujar el diagrama T‐s de la instalación. 

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1. Completar una tabla de los estados termodinámicos con las propiedades necesarias para los cálculos solicitados.

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