CICLO RANKINE REGENERATIVO CON CALENTADORES CERRADOS ¿QUÉ ES UN CALENTADOR CERRADO

CICLO RANKINE REGENERATIVO CON CALENTADORES CERRADOS
¿QUÉ ES UN CALENTADOR CERRADO?
Otro tipo de Calentador Utilizado es el Calentador cerrado de agua de alimentación. En este calentador el calor se transfiere del vapor extraído hacia el agua de alimentación sin que suceda ninguna mezcla.
Características: Para un calentador cerrado ideal
1) El agua de alimentación se calienta hasta la Temperatura del vapor extraído. (T3 = T9)
2) El agua de alimentación sale del calentador idealmente como liquido saturado a la presión de la extracción. Nota: En las Centrales Eléctricas reales, el agua de alimentación sale del calentador a una temperatura menor que la salida del vapor extraído.3) El vapor condensado se envía a una bomba, para ser llevado a la línea de aguade alimentación, o se envía a otro condensador por medio de una trampa devapor.4) El agua de alimentación sale del calentador como un líquido saturado.

Esquema

FORMULAS
(1) q ingresa = (h6 –h5) (1)
(2) q salida = (h8-h1) (1-Y7)
(3) W turbina = (h6-h7) (1) + (h7-h8)(1-Y7)
(4) W Bomba = WBI (1-Y7) + WBII (Y7)
Hallar Y7
Al hacer un análisis energético en el calentador cerrado encontramos lo siguiente
Eent= Esal


Hallar h5
Al hacer un análisis energético en la cámara de mezclado encontramos lo siguiente:
Eent= Esal

Mejoras del ciclo Rankine 
Existen algunas mejoras al ciclo descrito que permiten mejorar su eficiencia, como por ejemplo sobrecalentamiento del vapor a la entrada de la turbina, recalentamiento entre etapas de turbina o regeneración del agua de alimentación a caldera. 
La idea para mejorar un ciclo rankine es aumentar el salto entálpico entre 1 y 2, es decir, el trabajo entregado a la turbina. 


CICLO RANKINE CON REGENERACIÓN
Consiste, en extraer parte del vapor expandido en la turbina y utilizarlo para suministrar calor al fluido de trabajo (mediante calentadores), aumentado su temperatura antes de pasar por la fuente principal de calor (Caldera) a una presión determinada. Existen dos tipos de calentadores uno denominado calentador abierto o de contacto directo y el calentador cerrado o cambiador de calor de carcasa y tubos.
Calentadores cerrados:
En un calentador cerrado no se mezclan las corrientes que entran. El agua de alimentación circula por el interior de los tubos que pasan por el calentador y el vapor extraído de la turbina para precalentar el agua, se condensa sobre los tubos.

En el caso ideal, se supone que el agua de alimentación proveniente del condensador sale del calentador como liquido comprimido a la misma temperatura que el vapor de agua extraído que ha condensado.

Para cualquiera de los arreglos de los calentadores cerrados, el balance de energía en régimen estacionario se supone que el calentador está aislado térmicamente y que las variaciones de las energías cinética y potencial de las corrientes son despreciables.
Téngase en cuenta que los valores de esta ecuación no son iguales.

Existen dos posibles diseños de dichos calentadores cerrados:

Un ejemplo:

Diseño: salida del calentador (6) es líquido subenfriado T6 – Balance entálpico en el calentador:

Ventajas de este tipo de calentadores:
– Diferentes presiones en purgas y agua de alimentación
– Mejora el rendimiento
– Facilidad de intercambio de calor
Inconvenientes
– Equipo más caro.
Los calentadores se pueden usar combinándolos con otro tipo de calentadores formando así calentadores múltiples. Teniendo características como:
Varios calentadores mejoran el rendimiento.
Elección del número: criterios económicos.
Uno abierto (desaireador), resto cerrados.
Cálculo de fracciones extraídas: balances energéticos en cadena, empezando por el regenerador de mayor presión.
Elección de presiones de sangrías: se suele dividir el calentamiento en tramos iguales de T.