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CAPÍTULO
9Ciclos de potencia de vapor y combinados
9-1
Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar.
FIGURA 9-1Diagrama T-s de dos ciclos de vapor de Carnot.
9-2
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FIGURA 9-2Ciclo Rankine simple ideal.
Caldera
wturb, sal
Turbinawbomba, en
Bomba
Condensador
qsal
qen
wbomba, en
wturb, salqen
qsal
9-3
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FIGURA 9-4(a) Desviación del ciclo real de potencia de vapor a partir del ciclo Rankine ideal. (b) Efecto de las irreversibilidades de la bomba y la turbina sobre el ciclo Rankine ideal.
CICLO IDEAL
CICLO REAL
Irreversibilidaden la bomba Caída de presión
en la caldera
Irreversibilidaden la turbina
Caída de presiónen el condensador
9-4
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FIGURA 9-6Efecto de reducir la presión del condensador en el ciclo ideal Rankine.
Aumento en wneto
9-5
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FIGURA 9-7Efecto del supercalentamiento del vapor a temperaturas más elevadas en el ciclo Rankine ideal.
Aumento en wneto
9-6
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FIGURA 9-8Efecto de aumentar la presión de la caldera en el ciclo Rankine ideal.
Aumentoen wneto
Disminuciónen wneto
Tmáx
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9-7
FIGURA 9-9Ciclo Rankine supercrítico.
Puntocrítico
9-8
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FIGURA 9-10Diagramas T-s de los tres ciclos analizados en el Ejemplo 9-3.
9-9
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FIGURA 9-11El ciclo Rankine de recalentamiento ideal.
Caldera
Recalentador
P4 = P5 = Precalentamiento
Turbina de alta P
Turbina de baja P
Condensador
Bomba
Turbina dealta presión
Recalentamiento
Turbina debaja presión
9-10
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FIGURA 9-14La primera parte del proceso de adición de calor en la caldera tiene lugar a temperaturas relativamente bajas.
Adición de calora baja temperatura
Vapor que salede la caldera
Vapor que entraa la caldera
9-11
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FIGURA 9-15Ciclo Rankine ideal regenerativo con calentador-alimentador abierto de agua.
CalderaTurbina
CAAabierto
Bomba II
Bomba I
Condensador
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FIGURA 9-16Ciclo Rankine ideal regenerativo con calentador-alimentador cerrado de agua.
CalderaTurbina
Cámarade mezcla CAA
cerrado
Bomba I
Condensador
Bomba II
9-13
Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar.FIGURA 9-17Plantade energía de vapor con un calentador-alimentador abierto y tres cerrados.
Turbina
CAAcerrado
Caldera
CAAcerrado
CAAabierto
CAAcerrado
Trampa Trampa Trampa
Bomba
Bomba
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FIGURA 9-20Planta simplede proceso de calentamiento.
Caldera
Bomba
Calentadordel proceso
en
9-15
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FIGURA 9-21Planta ideal de cogeneración.
Caldera Turbina
Calentadordel proceso
Bomba
bomba
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FIGURA 9-22Planta de cogeneracióncon cargas ajustables. Válvula de
expansión
Caldera
Turbina
CondensadorBomba II
Bomba I
Calentadordel proceso
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FIGURA 9-24Planta de energía combinada de gas-vapor.
Cámarade combustión
Intercambiador de calor
CICLO DE GAS
CompresorTurbinade gas
CICLO DE VAPOR
Bomba
Condensador
Turbinade vapor
en
sal
CICLO DE GAS
CICLO DE VAPOR
Turbinade vapor
en
sal
Entradade aire Gases
de escape
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9-18
FIGURA 9-26Ciclo binario de vapor de mercurio-agua.
Caldera
Bomba demercurio Turbina de
mercurioCICLO DEMERCURIO
Intercambiador de calor
CICLO DEVAPOR
Sobrecalentador
Turbina devapor
Condensador
Bombade vapor
Curva de saturación(mercurio)
Curva de saturación(vapor)
CICLO DEMERCURIO
CICLO DE VAPOR
