Instalación térmica.
Enviado por Antonio • 10 de Abril de 2018 • 4.208 Palabras (17 Páginas) • 246 Visitas
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La potencia total debe ser 30MW, que debe ser el sumatorio de las potencias, entre elementos que consumen y elementos que generan.
4.1- CICLO DE CABECERA
Está formado por un compresor adiabático de dos etapas con una refrigeración intermedia, con una cámara de combustión a la salida del primer compresor seguido de una turbina de gas y un intercambiador de calor.
El aire entra a 25ºC y 1 bar al compresor adiabático (Rto isentrópico 0.85) de dos etapas con refrigeración intermedia. El aire se comprime (entre 15-20 bar) entra al combustor (Rto 95%), donde se incrementa la energía de la corriente de los gases. El aire caliente del combustor se expande en la turbina (Rto isentrópico 0.85-0.95) hasta 1 bar, obteniendo potencia mecánica que un generador convierte en energía eléctrica. El aire que sale de la turbina se aprovecha para vaporizar el agua. Por último, el aire enfriado sale al exterior.
4.2- CICLO INFERIOR
En éste ciclo el vapor sobrecalentado a 30 bar y 400ºC entra en la turbina adiabática de vapor (Rto isentrópico 0.93), donde se expande y obtenemos potencia; Se hace una extracción intermedia de vapor del 25% del caudal másico circulante cuya presión intermedia debe estar entre 3-8 bar, el 75% restante continúa su expansión hasta sale por la turbina para entrar al depósito donde se separa la fase líquida de la fase de vapor. El vapor saturado lo utilizaremos luego para el proceso de producción.
5- CONDICIONES E HIPÓTESIS GENERALES
- El sistema trabaja en régimen estacionario.[pic 1]
- No hay pérdidas de vapor por rozamiento.
- No hay pérdidas de presión.
- Consideramos el aire como un gas ideal
- Consideramos el vapor como un fluido ideal.
- Despreciamos la energía cinética y potencial.
- El proceso es adiabático, (Q=0) es decir, no hay intercambio de calor con el exterior.
- La presión a la entrada y salida del combustor, del intercambiador de calor y del depósito permanecen constantes.
- Consideramos el balance de masas, es decir [pic 2]
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LA INSTALACIÓN
1- ESQUEMA GENERAL
[pic 3]
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2- ANÁLISIS
2.1- CICLO DE CABECERA
[pic 4]
Tomaremos el aire como gas ideal y utilizaremos estos datos:
Rg
(kJ/kg·K)
Cp
(kJ/kg·K)
Cv
(kJ/kg·K)
[pic 5]
0,287
1,004
0,717
1,4
Primeramente, realizaremos un análisis de cada elemento por separado, para posteriormente poder realizar un estudio del conjunto.
2.1.1- COMPRESOR[pic 6]
HIPÓTESIS DEL COMPRESOR:
-El proceso del compresor es irreversible.
-Principio de conservación de la masa: (masa entrante y la masa saliente son iguales) [pic 7]
-Potencia consumida por el compresor:
[pic 8]
-Como consideramos el aire como gas ideal, la potencia consumida por el compresor también se puede calcular:
[pic 9]
-Los estados 6, 7, 8,9 son considerados estados de equilibrio
FUNCIONAMIENTO:
El compresor es una máquina que sirve para aumentar la presión de un fluido mediante la aplicación de una potencia externa.
El compresor utilizado en la instalación es un compresor adiabático de dos etapas con refrigeración intermedia.
El grado de compresión Ԑc es el cociente entre la presión absoluta de descarga P9 y la presión absoluta de entrada P6.
El grado de compresión puede tener cualquier valor, en la práctica en compresores de una sola etapa la relación de compresión no suele superar la relación 3,5: 4.
Una relación de compresión mayor necesita un compresor de mayor tamaño y esto se vería reflejado en el precio.
En el compresor, además de aumentar la presión, también aumenta la temperatura de los gases de salida. Cuanto mayor es la relación de compresión, mayor es la temperatura de los gases expulsados.
En nuestro compresor la relación de compresión es bastante alta, ya que entra a la presión de 1 bar y debe salir entre 15 y 20 bar. Por este motivo se aconseja utilizar un compresor de varias etapas. En nuestro caso tenemos una refrigeración intermedia.
Cada una de las etapas tiene una relación de compresión del orden de 3,5: 4.
Según el número de etapas (n), la relación de compresión Ԑc en cada etapa es:
[pic 10]
En un compresor de dos o más etapas se puede establecer una relación de compresión total, que es la relación entre la presión absoluta final en la descarga de la última etapa y la presión absoluta inicial en la aspiración de la primera etapa.
También se puede establecer una relación de compresión parcial de cada etapa, que es la relación entre la presión absoluta final en la descarga de aquella etapa y la presión absoluta en la aspiración de la misma etapa.
En la
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