OBJETIVO
El alumno determinará algunas propiedades termodinámicas en los procesos que integran un ciclo de potencia así como la potencia producida por el mismo.
INTRODUCCIÓN
*a figura ense'a un proceso de flu(o constante estacionario simple, en el cual el vapor que genera una caldera se expande en una turbina adiabática para producir traba(o. *a corriente de descarga de la turbina pasa a un condensador, del cual se bombea adiabáticamente de regreso a la caldera. *a energía producida por la turbina es mucIo mayor que la que requiere la bomba, y la salida neta de energía es igual a la diferencia entre la rapidez de entrada y del calor en la caldera y la rapidez de desprendimiento
P/n# d! !n!'4+ d! 1,(' "i$,/! H%i4. @
*os procesos que suceden conforme el flu(o de traba(o circula alrededor del ciclo de la figura se representa por líneas en el diagrama ># de la figura 2. *a secuencia de las
líneas que se exIiben conforman el ciclo de Carnot. Etapa 2 es el proceso de
vaporizaci&n que tiene lugar en la caldera, donde el agua líquida saturada absorbe calor a temperatura constante >J, y produce vapor saturado. *a etapa 2 5 es una expansi&n
adiabática reversible del vapor saturado en la regi&n de dos fases para producir una mezcla de líquido y vapor saturados en >C. Esta expansi&n isentr&pica se representa por
una línea vertical. *a etapa 5 7 es un proceso parcial de condensaci&n donde el
calor se desecIa en >C. *a etapa 7 regresa el ciclo a su origen, lo cual produce
agua líquida saturada en el punto . Es un proceso de compresi&n isentr&pica representado por una línea vertical.
Ci*/( d! C'n(# H%i4 .2
El ciclo de la máquina de Carnot funciona de manera reversible y consta de dos etapas isotrmicas conectadas por dos etapas adiabáticas. En la etapa isotrmica en alta temperatura >J, el calor J se absorbe por el fluido de traba(o de la máquina, y en la
etapa isotrmica en ba(a temperatura >C, el calor C es desecIado por el fluido.
El traba(o generado es K / J 3 C y, la eficiencia en la máquina de Carnot es :
Claramente n se incrementa conforme >J aumenta y >C disminuye. A pesar de que las
eficiencias de las máquinas trmicas prácticas son reducidas por las irreversibilidades, es a)n verdadero que sus eficiencias se incrementan cuando se aumenta la temperatura promedio a la cual se absorbe el calor y cuando disminuye la temperatura promedio a la cual se disipa el calor.
*a potencia elctrica de la que se dispone en las viviendas y en la industria se obtiene
mediante un generador elctrico en una ,/n# d! ,(#!n*i d! 1,(' . El generador se
mueve mediante la potencia de salida desarrollada por una turbina de vapor. El traba(o de salida en el e(e de la turbina "o potencia ' se produce al expandirse vapor sobrecalentado a alta presi&n y temperatura correspondiente al estado , de forma adiabática Iasta una presi&n ba(a "posiblemente menor que la presi&n atmosfrica% correspondiente al estado 2. A continuaci&n, el fluido pasa a presi&n constante por un cambiador de calor denominado condensador. El calor cedido q cond. modifica el estado del
fluido Iasta líquido saturado en el estado 5. 9ediante una bomba de traba(o de entrada Kbomba se comprime el fluido adiabáticamente Iasta la presi&n de entrada a la turbina,
llegando al estado 7. En este punto, el fluido se suele tomar como incompresible, y el proceso adiabático como isotermo. Qinalmente, se utiliza una caldera 3 sobrecalentador "cambiador de calor% para elevar la temperatura del fluido Iasta el valor deseado de entrada en turbina a presi&n constante ";7 / ;%. El calor suministrado a la caldera se
obtiene de la combusti&n de carb&n o de gas natural o de una fuente nuclear.
*a ,(#!n*i !/5*#'i* instantánea desarrollada por un dispositivo de dos terminales, es el producto de la diferencia de potencial entre los terminales y la corriente que pasa a travs
del dispositivo. Esto es, donde I es el valor instantáneo o el promedio de
la corriente y V es el valor instantáneo o el volta(e promedio. #i I está en amperio y V en voltios P estará en -atts.
MATERIAL Y EQUIPO
•
;lanta piloto generadora de electricidad•
Combustible "gas%•
Agua destilada para el dep&sito de la caldera•
CIispaPROCEDIMIENTO
. 4evisar el nivel del agua del dep&sito de la caldera.
2. Abrir la válvula de gas, regular el flu(o con el rotámetro a un valor aproximado de =.B l1min.
5. Encender quemador.
7. Abrir la válvula del agua de enfriamiento y regular a un valor aproximado de 7==
cm51min.
<. Esperar que se eleve la presi&n a 5 bar para enviar vapor a la turbina. B. Abrir completamente la válvula de alimentaci&n de vapor a la turbina. 6. Anotar la informaci&n solicitada en las tablas
R. 4epetir las mediciones, cerrando la válvula de alimentaci&n a la mitad
NO!N"L#$%R#
T2 : >emperatura del agua de alimentaci&n a la caldera
T6 : >emperatura del vapor de caldera
T7 : >emperatura del vapor en la entrada de la turbina
T9 : >emperatura a la salida de la turbina
T : >emperatura del agua de enfriamiento en la entrada del condensador
T; : >emperatura del agua de enfriamiento en la salida del condensador
T= : >emperatura del condensado
>A*A# 8E 4E#!*>A8P# T@ T2 T6 T7 T9 T T; T= Corrida 1 Corrida 2
C(n"u$id(' @ C(n"u$id(' 2 C(n"u$id(' 6 C(n"u$id(' 7
V I P V I P V I P V I P Corrida 1 Corrida 2 EVALUACIÓN INDIVIDUAL
2.9enciona los elementos de la planta piloto.
5.8etermina la eficiencia del ciclo.
7.Compara las potencias obtenidas en las 2 corridas y anota tus observaciones.
BIBLIOGRA%&A
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