CICLO RANKINE

(Liquido subenfriado) Si h < Hls ; T>Ts; P>Ps

Si hLS<h<hvs (vapor húmedo)

(Vapor sobrecalentado) Si h > hvs ; T<Ts

Cuando es vapor húmedo, calculo el título de vapor: h=Hls·(1-x) + hvs·x

Si x>1 es sobrecalentado



CICLO DE RANKINE IDEAL

WB= h3-h4

WB= v3·(P3-P4) KJ/Kg)

Calor de condensador: QR= h3- h2 (<0) KJ/Kg)

Calor de caldera: Qc = h1-h4 (>0) KJ/Kg)

Trabajo de turbina: WT= h1-h2 (>0) KJ/Kg)

Trabajo de bomba: WB= h3-h4 (<0) (KJ/Kg)

Rendimiento: n=((WT-|WB|)/QC) * 100

Potencia: N=m·(WT-|WB|) (kw)

Cuando hay rendimiento de la bomba y de la turbina

nTV= WT/ (WT)s = (h1-h2´)/(h1-h2) ciclo real (línea roja) ( next img).

nB= (WB)s/WB = h3-h4/h3-h4´



Rendimiento global: n= ((h1-h2´-|h3-h4´|) /h1-h4 )*100
 CICLO RANKINE CON RECALENTAMIENTO INTERMEDIO




Linea del diagrama de color rojo es el que vale, la línea roja esta debajo de la azul (sirven
los números rojos)

Rendimiento del ciclo: nciclo=(WT1+WT2 -|WB|)/QC1+QC2

En condiciones reales, es decir cuando se trabaja con un rendimiento en las turbinas y la
bomba:

Entalpia real 2: nT1 = (WT)/(WT)s = h1-h2´/(h1-h2) (despejo h2´)

Entalpia real 4: nT2 = (WT)/(WT)s = h3-h4´/(h3-h4) (despejo h4´)

Entalpia real 6: nB= (WB)s/WB = h5-h6/(h5-h6´) (despejo h6´)

Trabajo turbina 1: WT1=h1-h2’

Trabajo turbina 2: WT2= h3-h3´

Trabajo de la bomba: WB = h5-h6´

Calor caldera 1: Qc1=h1-h6´

Calor caldera 2: Qc2= h3-h2´
CICLO DE RANKINE CON REGENERACIÓN ABIERTA




Estado 5: WB=V4(P4-P5) ;;; WB=h4-h5(despejo h5)

Estado 7: WB=V6(P6-P7) ;;; WB=h6-h7 (despejo h7)

Rendimiento de ciclo: n ciclo = (WT1+WT2 - |WB1+WB2|)/QC

Balance de energía en calentador: m·h6 = m·h2·y + m·(1-y)·h5

WT1=h1-h2

WT2=(h2-h3)(1-y)

WB1= (h4-h5)(1-y)

WB2=h6-h7

Qc= h1-h7

QR= (h4-h3)·(1-y)

 Manera REAL (Las turbinas tienen rendimiento)

Estado 2: nT= WT/(WT)s = h1-h2´/h1-h2 (calculo h2´) (si h2´es mayor, tenemos vapor
recalentado)

Estado 3; nT= h2-h3’/h2-h3 (despejo h3´)

Lo demás se calcula de la misma forma que en el caso anterior
CICLO DE RANKINE REGENERACIÓN CAMBIADOR CERRADO CON BOMBEO A CALDERA




Rendimiento de ciclo: n ciclo= (WT1+WT2 -|WB1+WB2+WB3|)/Qc

Calculo de y:::: m·y·h2+m·h5=m·y·h8+m·h6 ó y=(h6-h5)/h2-h8)

Trabajo turbina: WT1 = h1-h2

WT2= (h2-h3)·(1-y)

Trabajo de bomba: WB1=(h4-h5)(1-y)

WB2 = (h8-h9).y

Qc =h1-h7(1-y)-h9·y

CICLO DE RANKINE REGENERACIÓN CAMBIADOR CERRADO CON BOMBEO A CONDENSADOR




Rendimiento total: n ciclo = (WT1+WT2 -|WB1+WB2|)/Qc

WT1=h1-h2 ; WT2=(h2-h3)(1-y) ; WB1= h4-h5 ; WB2=h6-h7; Qc=h1-h7
BRAYTON IDEAL (TABLA C-1)




Relacion de compresión: P2/P1

Rendimiento de ciclo: n ciclo = (WT-|Wc|)/Qc

Trabajo de turbina: WT =h3-h4 (Entrada – salida)

Trabajo de compresor: Wc= h1-h2 (Entrada – salida)

Qc= h3- h2 (Salida – entrada)

Relacion de trabajo: RT= |Wc|/WT

Potencia: N = m·|WT-WC|

Caudal masico: m = P1·Q·(Peso molecular)/R·T1

R=8,31 y Presion en Pa.

IMPORTANTE: Se trabaja siempre con la presión reducida, para calcularlo se utiliza:
P2/P1 = Pr2/Pr1

Si trabajamos con rendimientos:

nT = WT/(WT)s = h3-h4´/h3-h4

nC= (WC)s/WC = h1-h2/h1-h2´
BRAYTON CON REGENERACIÓN (TABLA C-1)




n ciclo= WT-|WC|/Qc

WT= h3-h4 (entrada – salida)

WC= h1-h2 (entrada – salida)

Qc=h3-hx (Salida – entrada)



Estado 4: P4/P3= Pr4/Pr3 = P1/P2



BRAYTON CON RECALENTAMIENTO (TABLA C-1)




Rendimiento del ciclo: (WT1+WT2)-|WC|/QC1+QC2

WT1= h3-ha (entrada-salida) ; QC1= h3-h2 (salida – entrada), igual se calcula QC2

WT2= hb-h4 (entrada-salida)
REFRIGERACIÓN POR COMPRESIÓN (UTILIZACIÓN DE TABLA D-1) SE HACE SIMILAR CON
RANKINE




Se calcula con tabla C-1 igual que brayton.

Estado 2: P2/P1=Pr2/Pr1 (se despeja Pr2)

Cuando es un proceso en el que hay rendimientos y hay que calcular entalpias reales.

nC= (WC)s/WC = h1-h2/h1-h2´ (se despeja h2´)

Coeficiente de operación: Beta = QE/ WC = h1-h4/h1-h2 (importante darse cuenta si actua
rendimiento del compresor, de esta manera utilizamos h2’)



REFRIGERACION DE DOBLE CASCADA
CICLO DE BRAYTON INVERTIDO (UTILIZO TABLAS C-1)




Si hay rendimiento en compresor y turbina

nC= (WC)s/WC = h1-h2/h1-h2´ (despejo h2´)

nT= WT/(WT)s = h3-h4´/h3-h4 (despejo h4´)