Turbinas Vapor

(1)

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA – ENERGÍA

LABORATORIO DE TERMODINAMICA 2

Experiencia

:

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3

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3

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5

4

6

6 Be++a*i!'a – Ca++a"

(2)

I&

OB.ETIVOS

- Estudiar el comportamiento de una turbina a vapor, al variar la carga y/o las presiones de descarga de la turbina, girando a velocidad constante.

- Conocer el funcionamiento de una turbina de vapor en dos casos: con eyector y sisn eyector.

II&

MARCO TEORICO

Una turbina de vapor es una turbo máquina motora, que transforma la energía de un flujo de vapor en energía mecánica a travs de un intercambio de cantidad de movimiento entre el fluido de trabajo !entindase el vapor" y el rodete, #rgano principal de la turbina, que cuenta con álabes los cuales tienen una forma particular para poder reali$ar el intercambio energtico. %as turbinas de vapor están presentes en diversos ciclos de potencia que utili$an un fluido que pueda cambiar de fase, entre stos el más importante es el Ciclo &an'ine, el cual genera el vapor en una caldera, de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presi#n. En la turbina se transforma la energía interna del vapor en energía mecánica que, típicamente, es aprovec(ada por un generador para producir electricidad.

En una turbina se pueden distinguir dos partes, el rotor y el estátor. El rotor está formado por ruedas de álabes unidas al eje y que constituyen la parte m#vil de la turbina. El estátor tambin está formado por álabes, no unidos al eje sino a la carcasa de la turbina.

E)isten varias clasificaciones de las turbinas dependiendo del criterio utili$ado, aunque los tipos fundamentales que nos interesan son:

4& Se%7n e+ n7,er" 0e e'apa! " e!ca+"na,ien'"!:

a" *urbinas mono etapa, son turbinas que se utili$an para peque+as y medianas potencias.

b" *urbinas multietapa, aquellas en las que la demanda de potencia es muy elevada, y además interesa que el rendimiento sea muy alto.

2& Se%7n +a pre!i8n 0e+ *ap"r 0e !a+i0a:

a" Contrapresi#n, en ellas el vapor de escape es utili$ado posteriormente en el proceso.

b" Escape libre, el vapor de escape va (acia la atm#sfera. Este tipo de

turbinas despilfarra la energía pues no se aprovec(a el vapor de escape en otros procesos como calentamiento, etc.

c" Condensaci#n, en las turbinas de condensaci#n el vapor de escape es condensado con agua de refrigeraci#n. on turbinas de gran rendimiento y se emplean en máquinas de gran potencia.

(3)

III&

ES9UEMA GENERAL DE E9UI#O

S"re Ca+en'a0"r&3

Elctrico de - secciones construidas de acero al carbono, cada una de las cuales tiene un control independiente y cada uno consume -01 a 2-3.

Tur" Genera0"r:

Turina

marca C455U de acci#n de una etapa, 5otencia .675. &58 -90 *emperatura -2;.

Genera0"r

marca: 1E*<=>74UE 5otencia: ?@, 3oltaje: v, 6. Amperios, -90 &58

C"n0en!a0"r&3

*ipo: de uperficie 5asos: Cuatro

%ongitud total de tuberías: 0B.0 ft %ongitud efectivo de tubería: 0-.0 ft

uperf. *otal de condensaci#n: B.0 ft 2 *emperatura de agua de refrig:  a D0; Caudal de agua requerido: D.0 a 20 gal/min 5resi#n de trabajo má)imo:  psig.

E/ec'"r&3

marca: 7U**E  ?4E&*<=> *ipo: Fe una ;ase

(4)

Capacidad: 1 ft

3

min a 5 Hg abs.

Consumo de aire: 2- lb/(rs a 90 psig Consumo de vapor: lb/(rs a 90 psig

B",a 0e C"n0en!a0"&3

marca: EA>A=G *ipo: CentrífugaG D &58G motor monofásico a 2- vG

/B 75G Capacidad: gal#n/min

In!'ru,en'"! 0e ,e0ici8n:

*erm#metros, man#metros, &otámetro, venturi, cont#metro.

IV&

#ROCEDIMIENTO

%a característica básica del ensayo es la de mantener el voltaje y la velocidad de rotaci#n constante, v y -90 &58 respectivamente, variando la carga desde cero (asta el mayor valor que nos permite mantener estas condiciones constantes:

. e (ace circular el agua de refrigeraci#n del condensador, abriendo la válvula de entrada, (asta que la lectura del rotámetro indique apro)imadamente  unidades

2. e abre ligeramente la válvula principal de entrada de vapor

-. Abrir las válvulas de purga tanto de la turbina como de la línea principal de suministro de vapor

B. Cerrar las 3álvulas de purga

0. e abre totalmente la válvula principal de entrada de vapor . e conecta los sobre calentadores

9. e regula la velocidad de rotaci#n de la turbina mediante el regulador de accionamiento manual (asta obtener una lectura de v en el voltímetro

D. *omar datos.

6. Una ve$ concluido el ensayo se procede a descargar la turbina en forma gradual, es decir desconectar los focos uno por uno, siguiendo la operaci#n inverso a la anteriormente mencionada, tener el cuidado de apagar los sobre calentadores antes de cerrar la válvula que controla el flujo de agua de refrigeraci#n.

(5)

TABULACION DE DATOS:

C4= EHEC*4&:

5t

o 5cal *cal ρcal 5 * 52 5-

*-*e 72 *s 72 *c I5 3c tc 3 < 5si C %b/ft 5si C 5s i 5si C C C C cm7 g ml eg 3olt A  -.6 -BB. 6 .26 2 D- 2B  J 0 2 -2 -6 B.0 02 -  B 2 6.2 -0B. 0 .26 9 D0 69 0 J9 B 2 -- B B.0 029. 0 26.B  0 - 2D.B -B6. D .- 9 DB 62 99 J9 2 2 -B B B.0 20 26.   B 9.2 -B2. 0 .29 0 DB 6 96 J  2 -0 B2 B.0 B- 26.62  9 0 2D.- -0B.  .- 9 D- DD D0 J9  2 -0 B2 B.0 6 -.B  D  9.- -B-.  .29  D2 D0 00 J  2 -D B- B.0 DDD -.-2  6 9 D. -B6.  .2B B DB D  J 6 2 B B0 B.0 6D -.2  

V&

MODELO DE CALCULO

4& E$iciencia 0e Expan!i8n 

nexp

;

n_exp

=

W R W _i

=

h₂

−

h_3 R h₂

−

h_3i

2& E$iciencia Mec<nica 

nmec

;

n_mec

=

Potenciaal eje

Potencia Real de Vapor

=

BHP

´

W _R

(6)

K75 BHP

=

V

∗

I

/

nGen

3L< !'@"

6& #"'encia rea+ 0e+ *ap"r 

W ´

R

;

´

W _R

= ´

m_c

(

h₂

−

h_3 R

)

?& E$iciencia 0e+ 'ur" %enera0"r 

nTG

;

n_TG

=

Potenciaentregada por el generador Potencia Real de Vapor

=

V

∗

I

´

W R

@& C"n!u," e!peci$ic" 0e *ap"r 

C e

;

C _e

=

Flujo de vapor

Carga

=

´

m_v V

∗

I

VI&

TABULACION DE RESULTADOS

n_exp

;

n_mec

;

B)# )#;

W

´

_R

;

n_TG

_;

C _e

_%

3!;

4

--.2 -B.0  2.0- 2.BB .--6

2

--.DD -.-- .D 2.B2- 22.9 .20B

=

--.2 -.2 .- -.2- 2.B- .-B

6

-2.22 --.- .B0 -.2B- 2-.90 .29-0

?

-2.9D -2.0 .2 -.99 2-.D

.29-@

-.96 -0.D .D -.90 2.B .206



26.09 B.-2 .60 -.02 -.2B

(7)

.2-0-´

m_v

(

kg hr

)

VsVI

(

k

)

48.14 52.55 72.23 75.8 84.69 89.42 93.2

consumo de vapor

consumo de vapor C _e

(

kg

/

k

−

s

)

VsVI

(

k

)

0 20 40 60 80 100 120 109.42 95.54 109.45 98.45 _96.24 90.32 _84.72

(8)

n_exp

( )

VsVI

(

k

)

33.20 33.88 33.20 32.22 32.78 _31.79 29.57

Efciencia de Expansion

n_TG

( )

VsVI

(

k

)

(9)

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00

Efciencia de Turo

n_mec

( )

VsVI

(

k

)

34.65 36.33 30.02 33.36 32.51 35.80 41.32

Efciencia !ecanica

VII&

BIBLIOGRAFIA

(10)

*E&84F<=A8<CA A3A=MAFA, <=> *EME=. *E&84F<=A8<CA, CE=>E%.