CICLO RANKING SIMPLE - DIEGO

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Universidad de Guayaquil
Grupo #6 
Ranking simple
CICLO DE RANKINE SIMPLE 
El ciclo de Rankine es el ciclo ideal que sirve de base al funcionamiento de las centrales térmicas, las cuales, producen actualmente la mayor parte de la energía eléctrica que se consume en el mundo, es un ciclo termodinámico que tiene como objetivo la conversión de calor en trabajo, constituyendo lo que se denomina un ciclo de potencia. Su nombre a su desarrollador, el ingeniero y físico escocés William John Macguorn Rankine. 
PROCESO DETALLADO
Utiliza un fluido de trabajo que alternativamente evapora y condensa, típicamente agua.
Mediante la quema de un combustible, el vapor de agua es producido en una caldera a alta presión 
Luego es llevado a una turbina donde se expande para generar trabajo mecánico en su eje (este eje, solidariamente unido al de un generador eléctrico, es el que generará la electricidad en la central térmica). 
3. Después el vapor de baja presión que sale de la turbina se introduce en un condensador, equipo donde el vapor condenso y cambia a estado líquido (habitualmente el calor es evacuado mediante una corriente de refrigeración procedente del mar, de un río o de un lago). 
4. Posteriormente, una bomba se encarga de aumentar la presión del fluido en fase líquida para volver a introducirlo nuevamente en la caldera, cerrando el ciclo.
DIAGRAMA DE PROCESOS
El diagrama T-s de un ciclo Rankine ideal está formado por cuatro procesos: dos isoentrópicos y dos isobáricos. La bomba y la turbina son los equipos que operan según procesos isoentrópicos (adiabáticos e internamente reversibles). La caldera y el condensador operan sin pérdidas de carga y por tanto sin caídas de presión. Los estados principales del ciclo quedan definidos por los números del 1 al 4 en el diagrama T-s
DIAGRAMA DE PROCESOS
1-2 Compresión isentrópica en una bomba
2-3 Adición de calor a presión constante en una caldera
3-4 Expansión isentrópica en una turbina
4-1 Rechazo de calor a presión constante en un condensador
La idea para mejorar un ciclo Rankine simple es aumentar el salto entálpico entre 1 y 2, es decir, el trabajo entregado a la turbina. Las mejoras que se realizan de forma habitual en centrales térmicas (tanto de carbón, como ciclos combinados o nucleares) son:
 Reducción de la presión del condensador
Aumentar la presión de la caldera para una temperatura fija
Sobrecalentar la temperatura de entrada de la turbina
Recalentamientos intermedios del vapor, escalonando su expansión
Realizar extracciones de vapor en la turbina
MEJORAS DEL CICLO RANKING SIMPLE
		Potencia térmica de entrada (energía por unidad de tiempo)
		Caudal másico (masa por unidad de tiempo)
		Potencia mecánica suministrada o absorbida (energía por unidad de tiempo)
		Rendimiento térmico del ciclo (relación entre la potencia generada por el ciclo y la potencia térmica suministrada en la caldera, adimensional)
		Entalpías específicas de los estados principales del ciclo
VARIABLES QUE UTILIZAN
EJERCICIO 
A la turbina de un ciclo Rankine ideal entra vapor sobrecalentado a 30 bar y 500°C y sale del condensador como líquido saturado a 0.1 bar. Determínese el rendimiento térmico.
PROCESO 1
P1=30 BARH1=
T1=500°C S1=
PROCESO 2
P2=
S2=
Hf=
Hfg=
Sf=
Sfg=
Vf=
X=
H2=
3456.5 kJ/kG
7.2338KJ/KgK
	P	T
	25 BARES	224°C
	30 BARES	233.9°C
	35 BARES	242.6°C
S1=7.2338KJ/KgK
0.1 BAR
191.8KJ/KG
2392.8 KJ/KG
0.6493 KJ/KGK
75009KJ/KgK
0.00102 m3/kg
0.878
2292.7 kj/kg
=0.878
PROCESO 3
P3=
H3=
PROCESO 4
H4= Wbomba+h3
H4= vf(AP)+h3
P2= 0.1 bar
Hf=191.8 kj/kg
H4=(0.00102)(30-0.1)(100)+191.8kj/kg
=194.8 kj/kg
Balance de calor y Balance de trabajo 
QS=
QR=
QN=
WT=
WB=
WN=
H1-H4= 3261.7 KJ/KG
H2-H3=2100.9
H1-H2=1163.8 KJ/KG
H4-H3=3 KJ/KG
WT-WB=1160.8 KJ/KG
QS-QK=1160.8 KJ/KG
