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8/17/2019 15. Ciclos de Potencia[1]
http://slidepdf.com/reader/full/15-ciclos-de-potencia1 1/7
RSO: TERMODINAMICA 07/05/20
g. Ing. PEDRO MODESTO LOJA HERRERA
TERMODINAMICAMg. Ing. PEDRO MODESTO LOJA HERRERA
420
CICLO DE CARNOT – MOTORES TERMICOS
CILCLOS DE POTENCIA
CONTENIDO
INSTALACIONES DE GENERACÍON DE POTENCIA
Uno de los objetivos de la ingeniería es proyectar las instalaciones que realicen lasconversiones deseadas entre los diferentes tipos de energía.
Llamaremos instalaciones de generación de potencia a las cuales producen potencia a partirde una fuente de tipo químico (combustible fósil), nuclear ó solar.
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RSO: TERMODINAMICA 07/05/20
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INSTALACIONES DE GENERACÍON DE POTENCIA
Existen tres campos de aplicación:
Centrales térmicas de vapor Centrales térmicas con turbina de gas
Motores de combustión interna
Estas centrales de potencia junto con las centrales hidroeléctricas producen virtualmentetoda la energía eléctrica y mecánica utilizada mundialmente.
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INSTALACIONES DE POTENCIA DE VAPOR
A: Conversión de calor en trabajo
B: Proporciona energía para evaporar elagua
C: Circuito de agua de refrigeración paracondensar el vapor
D: El eje de la turbina se conecta a ungenerador eléctrico
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CICLO DE POTENCIA DE CARNOT
El ciclo de potencia de carnot opera entre dos reservorios térmicos.
En un ciclo de carnot, el sistema que ejecuta el ciclo desarrolla una serie de cuatro procesosinternamente reversibles: dos procesos adiabáticos alternados con dos procesosisotérmicos.
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CICLO DE POTENCIA DE CARNOT
Es el punto de ingreso al compresor y salida del condensador. El proceso de compresiónisoentrópica (1-2) se lleva a cabo en el compresor.
Es el punto de ingreso al intercambiador y salida del compresor. Se realiza el proceso (2-3),el cual consiste en la expansión isotérmica mediante transferencia de calor desde el fococaliente.
Punto de ingreso a la turbina y salida del intercambiador. Se realiza el proceso (3-4) deexpansión isoentrópica del fluido a través de la turbina.
Punto de ingreso al condensador y salida de la turbina. Se realiza el proceso (4-1) el cualconsiste en un proceso isotérmico mediante transferencia de calor hacia el foco frío.
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CICLO DE POTENCIA DE GAS
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1
CAMARA DE COMBUSTION(EXPANSION)
INTERCAMBIADOR(COMPRESION)
COMPRESOR TURBINA
Foco frio
Foco caliente
CICLO DE CARNOT DE POTENCIA REALIZADO POR UN GAS
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EXPANSION ADIABATICA
COMPRESIONISOTERMICA
COMPRESION ADIABATICA
EXPANSIONISOTERMICA
2
3
4
1
P
v
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RSO: TERMODINAMICA 07/05/20
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CICLO DE CARNOT DE POTENCIA DE VAPOR
1. Es el punto de ingreso a la bomba y salida del condensador. El proceso de compresión
isoentrópica (1 - 2) se lleva a cabo en la bomba en la región de liquido-vapor saturadohasta llevar al fluido a liquido saturado.
2. Es el punto de ingreso al caldero y salida de la bomba. Se realiza el proceso (2-3) en elcaldero, el cual consiste en la expansión isotérmica mediante transferencia de calor desdeel foco caliente a presión contante.
3. Punto de ingreso a la turbina y salida del caldero. Se realiza el proceso (3-4) de expansiónisoentrópica del fluido a través de la turbina colocando al fluido en un punto dentro de lacampana.
4. Punto de ingreso al condensador y salida de la turbina. Se realiza el proceso (4-1) el cualconsiste en la condesación isotérmica mediante transferencia de calor hacia el foco frio a
presión constante colocando al fluido en un punto dentro de la campana de saturación.
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CICLO DE CARNOT DE POTENCIA DE VAPOR
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1
CALDERA(EXPANSION)
CONDENSADOR(COMPRESION)
BOMBA TURBINA
Foco frio
Foco caliente
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CICLO DE CARNOTCICLO DE POTENCIA REALIZADO POR UN VAPOR
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EXPANSION ADIABATICA
COMPRESION
ISOTERMICA
COMPRESION ADIABATICA
EXPANSIONISOTERMICA
2 3
41
P
v
P = cte.
CICLO DE CARNOTCICLO DE POTENCIA REALIZADO POR UN VAPOR
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EXPANSION ADIABATICA
COMPRESIONISOTERMICA
COMPRESION
ADIABATICA
EXPANSIONISOTERMICA
2
41
T
s
3
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I PEDRO MODESTO LOJA HERRERA
BALANCE DE ENERGIA
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432
41
43
23
12
hhm
Q
hhm
W
hhm
Q
hhmW
f
t
c
b
:r condensadoelEn
:turbinalaEn
:calderalaEn
:bombalaEn
P vm
W b
:bombalaEn
constante.fluidodel
especificovolumenEl-2.
yreversibleteinternamen
comobombalaenprocesoEl-1.
:doConsideranbombalaenW
El calor que sale del sistema en el condensador tiene signo negativo por
convención. De ahí que el orden de la entalpias sea h1-h4 lugar del casoinverso.De igual modo en el caso del trabajo que sale en la turbina, para quetenga signo negativo colocamos las entalpias en la secuencia indicada.
PARAMETROS DE FUNCIONAMIENTO
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433
43
12
23
41
23
1243
111
)()(
hh
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mW
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t
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b
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f c
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:trabajosdeRelación
(kw.h).trabajodeunidadunaproducir paranecesarioskcalokJenmedido
absorbidocalor deflujocomocomoexpresadaenergíadecantidadlaEs:térmico)orendimientdeinverso-(kcal/kw.hecombustibldeespecíficoConsumo
carnot)deeficiencialaa(similar
:entoncesadointercambinetocalor aligualesproducidotrabajoelComo
:espotenciadecicloundetermicoorendimientEl