Ciclo Rankine Regenerativo 6s1g1h

Ciclo Rankine regenerativo -calentadores abiertos -calentadores cerrados

Realizando un análisis a la grafica nos muestra que el calor que se transfiere al fluido de trabajo durante el proceso 2-2’ a una temperatura relativamente baja. Esta muy por debajo de la temperatura de saturación y del proceso de sobrecalentamiento 2`-3 entonces el rendimiento del ciclo se ve reducido como resultado de este proceso de aporte de calor a una temperatura relativamente baja si se aumentara la temperatura la temperatura media a la que se realiza este proceso la eficiencia del ciclo aumentaría o se aproximaría mas a la del ciclo de Carnot UN METODO PRACTICO PARA CONSEGUIR ESTO ES UTILIZAR UN PROCESO DE REGENERACION INTERNO

Un proceso de regeneración practico en las centrales eléctricas de vapor se logra con la extracción o drenado o purga del vapor de la turbina en diversos puntos . Este vapor que podría producir mas trabajo si se expandiera aun mas en la turbina , se utiliza en cambio para calentar el agua de alimentación (agua que sale del condensador El dispositivo donde el agua de alimentación se calienta mediante regeneración se llama REGENADOR O CALENTADOR DE AGUA DE ALIMENTACION(CAA) .El calentador de agua de alimentación es un intercambiador de calor que transfiere dicho calor, básicamente de dos maneras, mediante dos tipos de calentadores que estudiaremos a continuación: Calentadores de Agua de Alimentación Abiertos (o de o directo) . El vapor extraído se mezcla con el agua de alimentación Calentadores de Agua de Alimentación Cerrados .No se efectúa dicha mezcla

CALENTADORES ABIERTOS DE AGUA DE ALIMENTACION

CALENTADORES ABIERTOS DE AGUA DE ALIMENTACION Un calentador abierto de agua de alimentación (o de o directo) es básicamente una cámara de mezclado en la que el vapor extraído de la turbina se mezcla con el agua de alimentación que sale de la bomba. Idealmente ,la mezcla sale del calentador como liquido saturado a la presión del calentador En el ciclo rankine regenerativo : -el vapor entra a la turbina a la presión de la caldera (estado 5) -luego se expande isentrópicamente hasta una presión intermedia (estado 6) se extrae un poco de vapor en este estado y se envía al calentador de agua de alimentación mientras el vapor restante continua su expansión isentrópica hasta la presión del condensador (estado 7). -Este vapor sale del condensador como liquido saturado a la presión del condensador (estado 1)

CALENTADORES ABIERTOS DE AGUA DE ALIMENTACION 

-El agua condensada que también es llamada agua de alimentación entra después en una bomba isentropica , donde se comprime hasta la presión del calentador de agua de alimentación (estado 2) y se envía al calentador de agua de alimentación donde se mezcla con el vapor extraído de la turbina .

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-La fracción del vapor extraído es tal que la mezcla sale del calentador como liquido saturado a la presión del calentador (estado 3).

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-Una segunda bomba eleva la presión del agua hasta la presión de la caldera (estado 4)

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_El ciclo se completa con el calentamiento del agua en la caldera hasta el estado de entrada de la turbina(estado 5)

CALENTADORES ABIERTOS DE AGUA DE ALIMENTACION Al analizar centrales eléctricas de vapor es mas conveniente trabajar con cantidades expresadas por unidad de masa del vapor que circula por la caldera . Por cada kg de vapor que sale de la caldera (y kg) se expanden de manera parcial en la turbina y se extraen en el estado 6. El resto (1-y)kg se expanden por completo hasta la presión del condensador. El calor y el trabajo realizado en este ciclo regenerativo quedan expresados de la siguiente manera

CALENTADORES ABIERTOS DE AGUA DE ALIMENTACION

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Conclusión la eficiencia térmica del ciclo Rankine aumenta como resultado de la regeneración. Esto se debe a que la regeneración eleva la temperatura promedio a la que el calor se transfiere al vapor en la caldera aumentando la temperatura del agua antes de que entre a la caldera. La eficiencia del ciclo se incrementa aun mas cuando el numero de calentadores de agua de alimentación. Muchas grandes centrales que operan en la actualidad utilizan hasta ocho calentadores de agua de alimentación; el numero optimo se determina con base en consideraciones económicas.

Calentadores cerrados de agua de alimentación

Otro tipo de calentador de agua de alimentación frecuentemente utilizado en las centrales eléctricas de vapor es el calentador cerrado de agua de alimentación, en el cual el calor se transfiere del vapor extraído hacia el agua de alimentación sin que suceda ninguna mezcla. -Los dos flujos pueden estar a presiones diferentes puesto que no se mezclan Como se muestra en la figura

Calentadores cerrados de agua de alimentación

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En un calentador cerrado de agua de alimentación el agua de alimentación se calienta hasta la temperatura de salida del vapor extraído que idealmente sale del calentador como liquido saturado a la presión de extracción

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En las centrales eléctricas reales , el agua de alimentación sale del calentador a una temperatura menor que la de salida del vapor extraído porque se requiere una diferencia de temperatura de al menos unos cuantos grados para que se lleve a cabo cualquier transferencia de calor efectiva

Calentadores cerrados de agua de alimentación

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Después el vapor condensado se bombea a la línea del agua de alimentación o se envía a otro calentador o al condensador mediante un dispositivo llamado trampa el cual permita que el liquido sea estrangulado hasta una región de presión inferior, pero atrapa el vapor. La entalpia del vapor permanece constante durante este proceso de estrangulación

CONCLUSION -Decimos que los calentadores abiertos son simples y económicos y tienen buenas características para la transferencia de calor. También llevan el agua de alimentación al estado de saturación. Sin embargo cada calentador requiere una bomba para manejar el agua de alimentación. -Por su parte los calentadores cerrados son mas complejos debido a la red de tuberías internas, de manera que resultan mas caros. La transferencia de calor en los calentadores cerrados de agua de alimentación es menos efectiva porque no se permite que los dos flujos entren en o directo. No obstante estos no requieren una bomba independiente para cada calentador ya que el vapor extraído y el agua de alimentación pueden estar a presiones diferentes'. La mayor parte de las centrales eléctricas de vapor utilizan una combinación de calentadores abiertos y cerrados