Ciclo de Rankine: Diferenzas entre revisións
Liña 1: | Liña 1: | ||
O '''Ciclo Rankine''' é un ciclo [[Termodinámica|termodinámico]]. Modeliza a obtención de [[Traballo (física)|traballo]] nunha [[turbina de vapor]]. Debe o seu nome |
O '''Ciclo Rankine''' é un ciclo [[Termodinámica|termodinámico]]. Modeliza a obtención de [[Traballo (física)|traballo]] nunha [[turbina de vapor]]. Debe o seu nome ó matemático escocés [[William John Macquorn Rankine]] |
||
==Procesos de un ciclo Rankine== |
==Procesos de un ciclo Rankine== |
Revisión como estaba o 20 de febreiro de 2014 ás 09:54
O Ciclo Rankine é un ciclo termodinámico. Modeliza a obtención de traballo nunha turbina de vapor. Debe o seu nome ó matemático escocés William John Macquorn Rankine
Procesos de un ciclo Rankine
Existen catro procesos[1] nun ciclo Rankine, cada un alterando as propiedades do fluído de traballo. Estas propiedades son identificadas polos números no diagrama da dereita.
- Proceso 4-1: Primeiro, o fluído é bombeado (idealmente de forma isoentrópica) de unha presión baixa para unha presión alta utilizándose unha bomba. O bombeamento requer aporte de enerxía.
- Proceso 1-2: O fluído presurizado entra nunha caldeira, onde é quentado a presión constante até se tornar vapor sobrequentado. Fontes comúns de calor inclúen carbón, gas natural e enerxía nuclear.
- Proceso 2-3: O vapor sobrequentado expande a través de unha turbina para xerar traballo. Idealmente, esta expansión é isoentrópica. Con esta expansión, tanto a presión canto a temperatura se reducen.
- Proceso 3-4: O vapor entra nun condensador, onde é arrefriado até a condición de líquido saturado. Este líquido retorna á bomba e o ciclo se repite.
Descrición
O ciclo Rankine describe a operación de turbinas a vapor comunmente encontradas en centrais térmicas.
O fluído de traballo nun ciclo Rankine segue un ciclo fechado, e é constantemente reutilizado. O vapor que se desprende en estacións de enerxía ven do sistema de arrefriamento do condensador, e non do fluído de traballo.
Ecuacións
Cada unha das ecuacións a seguir poden ser obtidas facilmente a partir do balanzo de masa e enerxía do volume de control[2]. A quinta ecuación define a eficiencia termodinámica do ciclo como sendo a razón entre o traballo obtido do sistema e a calor fornecida ao sistema.
| |
| |
|
Variábeis
taxa de entrada de calor (enerxía por unidade de tempo) | |
fluxo másico (masa por unidade de tempo) | |
traballo mecánico usado polo ou proveniente do sistema (enerxía por unidade de tempo) | |
eficiencia termodinámica do proceso (adimensional) | |
estes son os valores de entalpía específica especificados no diagrama T-s |
Ciclo Rankine real (non-ideal)
Nun ciclo Rankine real, a compresión pola bomba e a expansión na turbina non son isoentrópicas[2]. En outras palabras, estes procesos non son reversíbeis, e a entropía aumenta durante os procesos (indicados na figura como ΔS). Isto fai con que a enerxía requirida pola bomba sexa maior, e que o traballo producido pola turbina sexa menor do que o producido nun estado de idealidade.
Variacións do ciclo Rankine
Dúas variacións básicas do ciclo Rankine son utilizados actualmente.
Ciclo Rankine con requentamento
O ciclo Rankine con requentamento opera utilizando dúas turbinas en serie. A primeira turbina recebe o vapor da caldeira a alta presión, liberándoo de tal maneira a evitar a súa condensación. Este vapor é entón requentado, utilizando a calor da propia caldeira, e é utilizado para accionar unha segunda turbina de baixa presión. Entre outras vantaxes, isto impide a condensación do vapor no interior das turbinas durante a súa expansión, o que podería danificar seriamente as pas da turbina[2].
Ciclo Rankine rexenerativo
O ciclo Rankine rexenerativo é nomeado desta forma debido a que fluído é requentado após saír do condensador, aproveitando parte da calor contida no fluído liberado pola turbina de alta presión. Isto aumenta a temperatura media do fluído en circulación, o que aumenta a eficiencia termodinámica do ciclo.
Notas
- ↑ Moran & Shapiro 'Fundamentals of Engineering Thermodynamics' (ISBN 0471274712)
- ↑ 2,0 2,1 2,2 Van Wylen 'Fundamentos da Termodinámica' (ISBN 8521203276) Erro no código da cita: Etiqueta
<ref>
non válida; o nome "Van_Wylen" está definido varias veces con contidos diferentes