PRÀCTIQUES DE QUIMICA-FÍSICA

APLICACIONS DE L'ANALISI EXERGÈTICA

:

Resum :

L'objectiu d'aquesta pràctica és determinar la influència que té el regenerador sobre el rendiment del cicle. El que es fa es treu una part del vapor de la turbina i s'entra en regenerador per així augmentar la seva temperatura d'entrada en la caldera , per tant es recicla una part del vapor.

Aquesta pràctica ha estat realitzada a la sala d'ordinadors i a traves del programa CATH1 , aquest ens ha facilitat les dades del cicle segons la pressió d'entrada del regenerador.

I com podrem observar els estats que varien , en variar les pressions d'entrada del regenerador varien els estat 3 , 4 , 6.

Introducció :

L'objectiu de la pràctica és trobar la relació que existeix entre la P3 i el rendiment exergètic.

Em de considerar les següents condicions:

• Les bombes no realitzen treball. Per tant l'estat 1 i 2 tindran les mateixes propietats termodinàmiques , excepte la pressió. Igualment amb l'estat 3 i 4.

• També tindrem en compte que l'expansió a la turbina és isentròpica S5=S6=S7

Tenint el següent esquema del circuit :

Hem començat amb una P3 de 2 Mpa ja que en la bifurcació de la turbina considerem que és una part petita la que es desvia al regenerador i que la major part del vapor va a la turbina.

Després em anat disminuint la seva pressió fins arribar a 0.1 Mpa

De cada estat coneixíem :

• 1er estat : És líquid saturat al sortir del condensador i també coneixíem la seva pressió que ens és donada

• 2on estat : Està a la mateixa pressió que el tercer estat i té la mateixa entropia que el 1er estat.

• 3er estat : En coneixem la seva pressió , que és suposada cada vegada, i també sabem que en sortirà líquid saturat .

• 4art estat : Coneixem que té la mateixa pressió que el 5 è estat i té la mateixa entropia que el 3er estat .

• 5 è estat : És vapor rescalfat a 4 Mpa i a 400º

• 6 è estat : Té la pressió suposada en el 2on i 3er estat i coneixem la seva entropia , que és la mateixa que la del 5è estat.

• 7 è estat : en coneixem la seva pressió igual que la del 1er estat i sabem que té la mateixa entropia que el 6è estat

Amb les següents consideracions em aconseguit la següent taula dels estats en la última pàgina .

Teoria :

Un cop coneguda totes les seves propietats he realitzat l'anàlisi màssic :

M5 = M6 + M7

En coneixem M7 que és 1 Kg/s

I ens queda :

M5 = M6 + 1

També he realitzat un anàlisi energètic :

M5 . h5 = M6 . h6 + M7 . h7

Que ens queda :

M5 . h5 = M6 . h6 + 1 . h7

Per tant ens queda un sistema de dos equacions i dos incògnites .

Si introduïm h5 , h6 , h7 aconseguirem M5 i M6 . Aquests cabals dependran de la pressió P3 que haguem suposat i per això podrem veure els resultats aconseguits a la última pàgina .

Coneixen els cabals màssics ja podrem calcular el rendiment a través de la següent fórmula :

Rendiment = - Potència produïda / Exergia de la caldera

Potència produïda = Potència de la turbina - Potència de les bombes =

= (h6 -h5). M6 + (h7 -h5). M7 - 0

Exergia de la caldera = (1-(Tambient /Tfocus calent ))*Potència de la caldera

Potència de la caldera = (h5 -h4). M3

Pràctica :

Si fem la representació gràfica de la pressió P3 en front del rendiment exergètic ens queda :

Qüestions :

El un cicle de Rankine amb regeneració del vapor el que es fa és enviar una part del vapor d'aigua cap al regenerador , sense passar pel condensador , i aquest que es troba a alta temperatura fa que l'aigua líquida que entra al regenerador a una temperatura baixa augmenti la seva temperatura . Aconseguint que l'aigua que entra en la caldera estigui a major temperatura, per tant la caldera no haurà d'aplicar tanta energia per escalfar l'aigua.

Si ja que la caldera no ha de subministrar tanta energia ( augmenta el rendiment ) però això també comporta que el cabal que passa per la turbina disminueix, i això fa disminuir la potència d'aquesta. És una condició clara de regeneració o extracció de vapor de la turbina.

Conclusió :

Podem considerar que el rendiment màxim el podem trobar en 0.3 Mpa i en un 55.6%