UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULT FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERI A DPTO. INGENIERIA MECANICA
Máquinas Térmicas Hi!ráu"icas
Tur#ina a $a%&r
N&m#r' Luis F"i% Si"$a Lara Carrra' in(nir)a *c. En "c+rici!a! Pr&,s&r' I$án -r F"&rs.
Gru%& n/0. Pr&,s&r' I$án -r F"&rs.
Índice 1.- Resumen....................... ................................................... .................................................. ...................... ....... 3 2.- Objetivos de la experiencia ............................................................3 3.- Materiales utilizados en la experiencia ........................ ...................................... ........................3 ..........3 4.- Descripción del mtodo se!uido ........................................................5 ".- #resentación de resultados .............................................................5 $.- %onclusiones ...........................................................................8 &.- 'pndice ................................................................................9 (.- )iblio!ra*+a ...........................................................................19
1.- Resumen En " %rsn+ in,&rm s &#sr$ara c1m& s c&m%&r+a una +ur#ina ! $a%&r 2ana"ián!&"& a +ra$és !" cic"& ! ran3in inc"ui!& un s&#rca"n+a!&r inc&r%&ra!& %ara aumn+ar "a !i,rncia ! +m%ra+ura 4 as) aumn+ar "a ,icincia !" %r&cs&2 s ana"iaran "&s rn!imin+&s +rm&!inámic& aumn+a!& "a car(a 2a!más !" (ru%& +ur#&(nra!&r c&m& "a r"aci1n n+r " $a%&r c&nsumi!& 4 "a nr()a "éc+rica.
2.-
Objetivos de la experiencia Objetivo General: •
Fami"iariar a" a"umn& c&n " aná"isis2 &%raci1n 4 ,unci&namin+& ! una +ur#ina ! $a%&r m%"a!a n "a (nraci1n ! nr()a "éc+rica2 $isua"ian!& "as &%raci&ns ! ca!a un& ! "&s "mn+&s qu c&n,&rman una cn+ra" +érmica ! $a%&r !" +i%& ! "a#&ra+&ri&.
Objetivos Específicos: •
D+rminar " rn!imin+& ! una +ur#ina ! $a%&r !" +i%& ! acci1n2 as) c&m& " ! "a uni!a! +ur#&(nra!&ra2 (ra,ican!& "as cur$as carac+r)s+icas. C&n&cr ! "a a%"icaci1n im%&r+ancia ! "&s rn!imin+&s.
•
Dar una i!a (nra" !" ,unci&namin+& ! una cn+ra" +érmica ! $a%&r ra"2 as) c&m& ! "&s as%c+&s +rm&!inámic&s in$&"ucra!&s.
.- !ateriales utili"ados en la
experiencia
•
Trm1m+r& Di(i+a"' "mn+& qu %rmi+ m!ir "a +m%ra+ura2 n "a 5%rincia s u+i"i& %ara m!ir "a +m%ra+ura ! n+ra!a 4 sa"i!a ! "a +ur#ina
•
Trm&cu%"a ! inmrsi1n' "mn+& qu s c&nc+a a" +rm1m+r& !i(i+a" %rmi+in!& m!ir "a +m%ra+ura n ,&rma %rcisa
•
Tac1m+r&' ins+rumn+& u+i"ia!& %ara m!ir "a $"&ci!a! r&+aci&na" ! "a +ur#ina.
•
6a"ana !i(i+a"789:8 3(;' "mn+& u+i"ia!& %ara masar " a(ua ! qu sa")a D" c&n!nsa!&r
•
Man1m+r&' "mn+& u+i"ia!& %ara m!ir "a %rsi1n ! +ur#ina
•
Cr&n&m+r&' "mn+& u+i"ia!& %ara m!ir " +im%& n qu " a(ua ra suminis+ra!& n "a %r&#+a %ara "u(& masar "a can+i!a! ! a(ua
•
An+i%arras' "mn+&s ! %r&+cci1n %ara "&s &*&s n cas& ! qu una "ám%ara 5%"&+ara
•
Par ! (uan+s' "mn+&s ! %r&+cci1n %ara "as man&s n cas& ! s+ar 5%us+as a a"+as +m%ra+uras 2u+i"ia!as %&r " in+(ran+ qu r(u"a#a " %as& ! $a%&r
•
Ca"!ra' maquina !is
•
Tur#ina a $a%&r' s un !is%&si+i$& %&r " cua" s =ac %asar un ,"ui!& a %rsi1n 4 m!ian+ una c&n$rsi1n a%r&%ia!a ! nr()a s "&(ra &#+nr un +ra#a*& c&n "a 5%ansi1n ! s+a
•
6&m#a cn+ri,u(a' !is%&si+i$& qu acci&na!a n nr()a mcánica
n+ra!a a "a
+rans,&rma "a nr()a n qu s
Gnra!&r "c+ic&' maquina qu +rans,&rma "a nr()a mcánica %r&!uci!a
%&r "a +ur#ina n nr()a "éc+rica.
•
S&#rca"n+a!&r' "mn+& u+i"ia!& %ara aumn+ar "a +m%ra+ura !" $a%&r an+s ! qu n+rara a "a +ur#ina 2s+á c&m%us+& %&r rsis+ncias "éc+ricas
•
Lám%aras' "mn+&s u+i"ia!&s c&m& rsis+ncias n "a 5%rincia.
#.- $escripci%n del m&todo se'uido En "a %rimra %ar+ " %r&,s&r ra"ia una #r$ in+r&!ucci1n +1rica %ara i!n+i,icar "&s c&nc%+&s ncsari&s ! m&!& ! ra"iar ! ,&rma c&nscin+ "a 5%rincia 2"u(& c&&r!ina " (ru%& %ara ra"iar +aras s%ci,icas2 ! m&!& ra"iar ! manra ,icin+ 4 rá%i!a "a 5%rincia2 %ara aqu""& s 5%"ic& %as& %&r %as& " %r&cs& !" cic"& Ran3in 4 "a +ara s%c),ica ! ca!a in+(ran+ !" (ru%& ! "a#&ra+&ri&2 ca# !s+acar qu " %r&cs& ,u m&!i,ica!& a(r(an!& rsis+ncias qu ran >8 "ám%aras incan!scn+s qu ,unci&na#an c&m& car(a 4 qu s+a#an c&nc+a!a n %ara""&2 +&!& s+& %ara s&#rca"n+ar " $a%&r 4 m*&rar "&s rsu"+a!&s. E" %rimr %as& %ara "&(rar &#+nr "as m!ici&ns ra ncn!r +&!as "as car(as c&n ::88 r%m n "a +ur#ina 2n " m&mn+& n qu 4a s a"canan "as r$&"uci&ns r(u"an!& " %as& ! $a%&r2 s !sc&nc+ar&n ? "ám%aras ! m&!& ! ,unci&nar c&n s&"& >ncn!i!a2 s+& %r&!uc)a qu "&s r%m cam#iaran 4 s $&"$)a a !*ar a un $a"&r crcan& a ::88 RPM a +ra$és ! "a $á"$u"a ! r(u"aci1n 2 c&m& s+as +n)an muc=a snsi#i"i!a! s ra"ia#an "as m!ici&ns n+r un ran(& ! :0@8 a ::08 RPM 2a" a"canar "as r%m ncsarias s %r&c!)a a m!ir " ,"u*& ! a(ua !uran+ 08 s(un!&s2 n "&s cua"s s ra"ia#an +&!as "as m!ici&ns ! %rsi1n ! n+ra!a 2+m%ra+ura ! n+ra!a2 $&"+a*2 c&rrin+ 4 masa 2a" c&nc"uir "&s 08 s(un!&s s aumn+a#a "a car(a ncn!in!& una "ám%ara a!ici&na" 2"& qu $&"$)a a $ariar "&s RPM !isminu4én!&"&s 4 ra ncsari& r(u"ar nu$amn+ " ,"u*& ! $a%&r =as+a a"canar nu$amn+ "as r$&"uci&ns r%i+in!& " %r&cs& an+ri&r =as+a %rn!r "as >8 "ám%aras.
(.-
)resentaci%n de resultados
Rendimiento del 'rupo turbo 'enerador para diferentes car'as
carga 1 2 3 4 5
rendimiento turbogenera dor % 0,66356095 2 1,28608802 2,38428040 7 2,83328319 7 3,19368445
6 7 8 9 10
1 3,79975336 5 3,98461510 9 4,35240835 3 5,10145897 6 4,59443563 3
Tabla 1
rendimiento turbogenerador vs cargas 6 5 4
rendimiento turbogenerador vs cargas
3 2 1 0 0
2
4
6
8
10
12
Gráfco n° 1
N ° de cargas 1 2 3 4 5 6 7
caor trabajo de suministra rendimiento cico!"#$g& do !!"#$g& t'rmico (101,439 2363,925 4,291 (102,080 2364,726 4,317 (102,923 2365,249 4,351 (103,175 2364,701 4,363 (102,239 2363,765 4,325 (103,200 2364,726 4,364 (103,659 2365,185 4,383
8 9 10
(102,428 (102,128 (102,801
2363,634 2363,334 2364,167
4,333 4,321 4,348
Tabla 2
Rendimiento termodin*mico para diferentes car'as
rendimientos termodinamico
rendimientos termodinamico
rendimiento termodinamico %
0
5
10 15
N° de cargas
Gráfco n°2
+onsumo de valor en relaci%n a ener'ía a el&ctrica producida
+otencia )ujo m*sico e'ctrica !"g$s& !"& 0,018 0,0475 0,0184 0,0950
0,0187 0,0198 0,0213 0,0236 0,0252 0,0261 0,0268 0,0334
0,1800 0,2250 0,2700 0,3600 0,4050 0,4500 0,5400 0,6120 Tabla 3
potencia electrica vs ujo masico 0-04 0-03 ujo masico ["g#s!
+otencia eectrica vs )ujo masico
0-02 0-01 0 0-0000 0-5000 1-0000 potencia electrica [!
Gráfco N°3
,.-
+onclusiones
En " %rsn+ in,&rm s "&(r& c&m%rn!r " ,unci&namin+& ! una +ur#ina a $a%&r 4 ! su cic"& ,un!amn+a" " cua" s " cic"& Ran3in2 "&(ran!& c&m%rn!r " ,unci&namin+& ! una cn+ra" +érmica 2s a%rci& "as carac+r)s+icas c&ns+ruc+i$as ! "a +ur#ina a $a%&r 4 a!más s &#sr$& "as carac+r)s+icas !" %r&cs& a %ar+ir ! su ,icincia %ara !i,rn+s car(as. A %ar+ir ! "& (rá,ic&s &#+ni!&s s %u! &#sr$ar qu " rn!imin+& aumn+a#a n+r mas "ám%aras s+a#an ncn!i!as 2s+& !#i!& qu n+r ma4&r car(a 2ma4&r ra "a c&rrin+ 4 %&r n! ma4&r "a +m%ra+ura a "a cua" s&#rca"n+a#a " $a%&r "& qu %r&$&ca#a una ma4&r !i,rncia n+r "a n+ra!a 4 "a sa"i!a ! "a +ur#ina. C&n s+& s "&(r& ra"iar un ma4&r +ra#a*& 4 una m*&ra n "a ,icincia !" (ru%& +ur#&(nra!&r2 aumn+an!& ! s+a ,&rma "a nr()a "éc+rica %r&!uci!a.
A +ra$és !" (ra,ic& qu r"aci&na "a can+i!a! ! $a%&r c&nsumi!& 4 "a %&+ncia (nra!a s &#sr$a qu s ncsari& una ma4&r can+i!a! ! $a%&r %ara (nrar ma4&r %&+ncia "éc+rica 2 c&n s+& s c&m%ru#a qu "a $"&ci!a! ! (ir& n& +in r"aci1n c&n "a can+i!a! ! %&+ncia (nra!a 2!#i!& a qu s "&(r& %&+ncias mn&rs %ara i(ua" nmr& ! RPM2 %r& %ara (nrar ma4&r %&+ncia =a#)a una ma4&r &%&sici1n %ara m&$r "a +ur#ina %r&!uc+& a qu "a rsis+ncia !" cam%& ma(né+ic& ra ma4&r2 %&r "& qu s ncsi+a#a ma4&r can+i!a! ! $a%&r %ara "&(rar "as mismas RPM %r&!uci!as c&n una !man!a ma4&r ! %&+ncia "éc+rica. Ca# !s+acar +am#ién qu " aumn+& n "a ,icincia !" %r&cs& !isminu4 "a can+i!a! ! $a%&r ncsaria %ara %r&$&car una misma can+i!a! ! nr()a "éc+rica2 %&r "& qu una ma4&r !i,rncia n+r "as +m%ra+uras ! n+ra!a 4 sa"i!a ! "a +ur#ina a +ra$és ! qui%&s au5i"iars c&m& s&#rca"n+a!&rs %u! sr más c&n1mic& %ara " %r&cs& !#i!& qu s a%r&$c=a m*&r "a can+i!a! ! $a%&r qu n+ra a "a +ur#ina ! s+ m&!& aumn+ar "a can+i!a! ! (nraci1n ! nr()a "éc+rica. C&n rs%c+& a "&s rr&rs s !# c&nsi!rar qu "as m!ici&ns ,ur&n +&ma!as !n+r& ! un ran(& ! r%m qu n& s man+n)a c&ns+an+ c&m& s c&nsi!r& 2a!más s+as r%m aumn+a#an "& qu %u!& %r&$&car qu "as m!ici&ns n& ,uran ! +&!& 5ac+as.
.- p&ndice
/ntroducci%n te%rica 0urbina a vapor Es una +ur#& maquina %&r " cua" s =ac %asar una un ,"ui!& 2$a%&r a %rsi1n 4 m!ian+ una a%r&%ia!a c&n$rsi1n ! nr()a s "&(ra &#+nr un +ra#a*& 2s+ +ra#a*& s i(ua" a "a !i,rncia ! n+a"%ias n+r "a n+ra!a 4 "a sa"i!a ! "a +ur#ina . E" $a%&r qu %asa a +ra$és ! "a +ur#ina s &ri(ina n una ca"!ra ! "a cua" sa" c&n una c&n!ici1n "$a!a ! +m%ra+ura 4 %rsi1n Bs !# !s+acar qu s "i( " $a%&r c&m& ,"ui!& ! +ra#a*& !#i!& a su "$a!a nr()a !is%&ni#" %&r uni!a! ! 3(. A" %asar s+ $a%&r %&r "as +&#ras ! "a +ur#ina ! r!uc "a %rsi1n %&r "& qu " $a%&r s 5%an! aumn+an!& as) su $"&ci!a! 2s+& %r&!uc un m&mn+um rsu"+an+ qu s +rans,ri!& a "&s a"a#s !" r&+&r &#+nién!&s ! s+a ,&rma m&$imin+& !" * m&+ri qu %&r "& (nra" s+á c&nc+a!& a un (nra!&r "éc+ric& & c&m%rs&r. La +ur#ina a $a%&r s+á c&ns+i+ui!a %&r !&s %ar+s %rinci%a"s !" s+a+&r qu s "a %ar+ s+aci&naria 4 "a %ar+ (ira+&ria qu s !n&mina r&+&r. En " r&+&r "a nr()a !s%rn!i!a n %&r " ,"ui!& ! +ra#a*&7$a%&r; s c&n$ir+ n nr()a mcánica 2s+ s+a c&m%us+& %&r una sri ! c&r&nas ! a"a#s qu s ncun+ran uni!&s a" * ! "a +ur#ina
m&$ién!&s c&n é"B min+ras +an+& " s+a+&r s+á c&ns+i+ui!& %&r "a %r&%ia carcasa ! "a +ur#ina 4 a" i(ua" qu " r&+&r s+á ,&rma!& %&r una sri ! c&r&nas ! a"a#s2 &+r& "mn+& a !s+acar n una +ur#ina s&n "as +&#ras qu s ncar(an ! a"imn+ar "a +ur#ina a +ra$és ! s+&s "mn+&s s c&nsi(u una c&rrc+a !is+ri#uci1n !" $a%&r. Las +ur#inas s %u!n c"asi,icar c&nsi!ran!& "a 5%ansi1n !" $a%&r .c&nsi!ran!& "a !scar(a !" $a%&r 4 +am#ién c&nsi!ran!& "a !ircci1n !" ,"u*& ! $a%&r. C&nsi!ran!& "a 5%ansi1n !" $a%&r s %u! c"asi,icar n' • • •
Tur#inas ! acci1n Tur#inas ! racci1n' Tur#inas ! acci1n9racci1n
C&nsi!ran!& "a !scar(a !" $a%&r s c"asi,ican n' • • •
Tur#inas ! !scar(a "i#r Tur#inas ! c&n!nsaci1n Tur#inas ! c&n+ra%rsi1n
C&nsi!ran!& " ,"u*& ! $a%&r s c"asi,ican n • • •
A5ia" ra!ia" +an(ncia"
Esuema turbina a vapor
+iclo ranine :
Es un cic"& +rm&!inámic& ! maquina +érmica qu c&mnmn+ s u+i"ia!& n %"an+as ! ,uras "a sus+ancia ! +ra#a*& s (nra"mn+ " a(ua qu !uran+ " cic"& s+a n !&s ,ass "as cua"s s&n s+a!& "iqui!& 4 s+a!& (as&s& E" cic"& c&mina n "a #&m#a !&n! s aumn+a "a %rsi1n !" ,"ui!&2 m!ian+ c&n!uc+&s s ""$a!& a "a ca"!ra !&n! a %rsi1n c&ns+an+ s aumn+a "a +m%ra+ura " ,"ui!& qu inicia"mn+ s+a#a n s+a!& "iqui!& 2a" aumn+ar "a +m%ra+ura %asa a s+a!& (as&s&2 " $a%&r (nra!& s ""$a!& =acia "a +ur#ina ! $a%&r 2!&n! " ,"ui!& ! +ra#a*& %asa a una (ran %rsi1n 4 +m%ra+ura B %r&!uc+& ! su 5%ansi1n %r&!uc un aumn+& ! $"&ci!a! c&nsi(uin!& %r&$&car m&$imin+& n " * m&+ri ! "a +ur#ina ,ina"mn+ " cic"& +rmina n " c&n!nsa!&r qu +in c&m& %r&%1si+& !isminuir "a +m%ra+ura !" $a%&r 2c&n!nsán!&"& 4 $&"$in!& a su s+a!& inicia" s !cir a" s+a!& "iqui!&.
En " si(uin+ squma s r%rsn+a " cic"& #ásic& ! ran3in'
+iclo b*sico de Ranine >90 c&m%rsi1n is&n+r&%ica n una #&m#a 09: +rans,rncias ! ca"&r a %rsi1n c&ns+an+ n una ca"!ra :9 5%ansi&ns is&n+r&%ica n una +ur#ina 9> csi1n ! ca"&r a %rsi1n c&ns+an+ n un c&n!nsa!&r
+iclo de ranine modificado E" cic"& ! ran3in #ásic& %u! sr m&!i,ica!& inc&r%&ran!& "mn+&s a!ici&na"s qu %rmi+an aumn+ar "a ,icincia +érmica2 4& "a %r&!ucci1n ! +ra#a*& !" cic"& s+&s "mn+&s %u!n sr ' s&#rca"n+a!&rs 2 in+rcam#ia!&rs ! ca"&r n+r &+r&s
+iclo de ranine con sobrecalentador:
E" rn!imin+& ! un cic"& ! %&+ncia s =ac má5im& si +&!a "a nr(ia qu s suminis+ra n una ,un+ +érmica 4 +&!a "a nr()a qu s c! a un sumi!r& +in un a (ran !i,rncia ! +m%ra+ura %&r s& s ncsari& inc"uir "mn+&s qu %rmi+an aumn+ar "a +m%ra+ura cuan!& s +ransmi+ ca"&r a" ,"ui!& an+s ! ""(ar a "a +ur#ina 4 !isminuir "a +m%ra+ura a "a sa"i!a ! s+ .Ds%ués ! qu " $a%&r sa+ura!& sa" ! "a ca"!ra %asa a +ra$és ! &+ra r(i1n !&n! rci# nr()a 2""ama!a s&#rca"n+a!&r." %r&cs& ! s&#rca"n+amin+& c&n!uc a +m%ra+uras ! n+ra!a a "a +ur#ina más a"+a 2sin qu aumn+ "a %rsi1n má5ima !" cic"& .s !# +nr n cun+a qu "a +m%ra+ura n " s&#rca"n+a!&r s ma4&r qu n "a ca"!ra min+ras qu n "a csi1n ! ca"&r si(u sin!& "a misma.
+iclo ranine con sobrecalentador
$esarrollo de los c*lculos: A%"ican!& "a cuaci1n ! nr()a a ca!a c&m%&nn+ %&r s%ara!& s +in qu'
q + w =∆ h + ∆ Ec + ∆ Ep Ds%rcian!& "as $ariaci&ns ! nr()a ciné+ica 4 %&+ncia" n "a #&m#a2 a!más c&nsi!ran!& 4 c&nsi!ran!& qu " %r&cs& >90 s a!ia#á+ica r$rsi#" q8 2 " +ra#a*& $in !a!& %&r'
wb= h 2−h 1 En "a +ur#ina c&nsi!ran!& "as mismas c&n!ici&ns " +ra#a*& is&n+r&%ic& s'
wT =h 4 − h 3
C&m& " %r&cs& :90 s a %rsi1n c&ns+an+ 7%r&cs& is&#áric&; n+&ncs " ca"&r suminis+ra!& %&r uni!a! ! masa qu!a 5%rsa!& %&r "a si(uin+ 5%rsi1n' qsum=h 3 −h 2 E" ca"&r c!i!& n " c&n!nsa!&r s' qced = h 1 −h 4 E" rn!imin+& +érmic& s !,in c&m&'
¿ ( h 2 −h 1 ) + ( h 4 − h 3 ) ∨ ntermico =
¿
h 3 −h 2
trabajodel ciclo =¿ calor suministrado
E" rn!imin+& ! "a +ur#ina'
nturbina =
trabajoefectivo turbina trabajote ó ricoidealizado
E" rn!imin+& +ur#& (nra!&r s+a !a!& %&r'
m ( h4 − h3 ) '
nturbognerador =
potenciaelectrica I = V ∗ ¿ ¿ Trabajote ó ricoidealizado
D&n! m ,"u*& másic& (s P&+ncia "éc+rica H n+a"%ia ! sa"i!a i!a" 3*3( H:n+a"%ia ! n+ra!a 3*3(
En %rimr "u(ar s !# ca"cu"ar "as n+a"%ias a +ra$és ! "as +a#"as +rm&!inámicas %ara s+& s &cu%& "a in+r%&"aci1n "ina"'
y =
y 2− y 1 ∗( − 1 ) + y 1 2− 1
Ca"cu"a!& "as n+a"%ias +am#ién ca"cu"a!as "as n+r&%)as ! n+ra!as 2s ncsari& ca"cu"ar "a n+a"%ia i!a" s !cir c&nsi!rar qu " %r&cs& s +&+a"mn+ is&+r1%ic&2 =acin!& s+a c&nsi!raci1n 2"a n+r&%)a a "a n+ra!a ! "a +ur#ina s i(ua" a "a sa"i!a ! s+a' s 3= s 4 ' =s f + ! ( sfg ) D&n! s, 4 s,( ,ur&n ca"cu"a!as c&n a4u!a ! "as +a#"as +rm&!inámica a %ar+ir ! "a %rsi1n a+m&s,érica 7%rsi1n ! sa"i!a;2 m!ian+ s+& s %&si#" ca"cu"ar " +i+u"& ! $a%&r'
s e−¿ s
f
sfg ! =¿ C&n " +i+u"& 4a ca"cu"a!& s %u! ca"cu"ar "a n+a"%ia i!a"'
" 4 ' = " f + ! ( " fg ) Ca"cu"a!a "a n+a"%ia ! sa"i!a ra"2 4 &#+ni!a %&r +a#"as +rm&!inámicas H: 4 H s %&si#" ca"cu"ar " rn!imin+& ! "a +ur#ina
"
¿
3
¿ 4 − " ¿ ¿ ¿ nturbina =
trabajoefectivo turbina =¿ trabajote ó ricoidealizado
A=&ra s ncsari& ca"cu"ar => 4 =0 %ara &#+nr " +ra#a*& is&n+r&%ic& ! "a #&m#a2 s+& s ra"i& &#+nin!& => ! "as +a#"as +rm&!inámicas a %rsi1n a+m&s,érica2 c&n s+ $a"&r s %&si#" &#+nr =0 !s%*an!& "a si(uin+ ,1rmu"a'' wb= h 2−h 1=V ∗( # 2− # 1 ) D&n! $ c&rrs%&n! a" $&"umn s%c),ic& m:3(2 P0 c&rrs%&n! a "a %rsi1n m!i!a n "a n+ra!a a "a +ur#ina !#i!& a qu n "a ca"!ra s ,"ui!& s+a a %rsi1n c&ns+an+ 4 P> c&rrs%&n! a "a %rsi1n a+m&s,érica. Ja c&n +&!as "as n+a"%ias ca"cu"a!as s %&si#" ca"cu"ar " rn!imin+& +érmic&'
¿ ( h 2− h 1 ) + ( h 4 − h 3 ) ∨
¿ h 3 −h 2
ntermico =¿ Para ca"cu"ar " rn!imin+& !" +ur#&(nra!&r s ncsari& ca"cu"ar "a nr()a "éc+rica a!más !" ,"u*& másic& 2%ara s+& s &cu%an "as si(uin+s ,&rmu"as' m ( h4 − h3 ) '
nturbognerador=
potencia electrica V ∗ I = ¿ ¿ Trabajote ó rico idealizado
D !&n! " ,"u*& másic& s cá"cu"& ! "a si(uin+ manra'
flujo masico =
masa tiempo
S ra"iara un cá"cu"& %ara ""& s +&mara c&m& #as "&s !a+&s &#+ni!&s a" s+ar ncn!i!as : "ám%aras incan!scn+s In+r%&"an!& ! "as +a#"as +rm&!inámicas s ncun+ra "a n+a"%ia ! n+ra!a c&n "a +m%ra+ura ! n+ra!a a "a +ur#ina 4 "a n+a"%ia ! sa"i!a ra c&n "a +m%ra+ura ! sa"i!a ! "a +ur#ina2 c&n s+& s %&si#" nc&n+rar " +ra#a*& ra" ! "a +ur#ina H 2778,544! "j$"g& Hs2674,64! "j$"g&
wreal turbina =2674,64 −2778=−103,36 ! "j$"g& Para ca"cu"ar "a n+a"%ia i!a" s ncsari& nc&n+rar " $a"&r ! n+ra!a ! n+r&%)a !#i!& qu s c&nsi!ra qu " %r&cs& s +&+a"mn+ is&n+r&%ic& s !cir i(ua" n+r&%)a a "a n+ra!a 4 sa"i!a ! "a +ur#ina. S6,571 ! "j$"g&"
se = s f + ! ( s fg ) C&n s,( 4 s, ca"cu"a!as a "a %rsi1n a+m&s,érica s,(6,08548841! "j$"g&"
./1,28872145 ! "j$"g&"
on esto des+ejando e tituo ueda ! =
6,571 −1,288 6,085
=0,868
C&n " +i+u"& ca"cu"a!& s ca"cu"a "a n+a"%ia i!a" %ara s+& rm%"aam&s n' "ideal= " f + !"fg D&n! =, 412,313821 !#$g&
/g 2260,7211 !#$g& "ideal=412,313 + 2260,7211∗0,868 =2374,830 !#$g&
acuada a entro+a idea es +osibe cacuar e trabajo isoentro+ico de a turbina debido a ue se conoce a enta+ia de entrada de esta wideal = "ideal− "e=2374,830 −2778,544 =−403,714 !#$g& on esto es +osibe cacuar e rendimiento de a turbina nturbina =
h 4 −h 3 ∗100 =25,735 h 4 $ − h 3
ara e rendimiento de turbogenerador es necesario cacuar e )ujo m*sico +otencia e'ctrica donde e trabajo e'ctrico es %electrico =V ∗ I =0,1800 [ &w ] )ujo m*sico se cacua de a siguiente manera flujo masico =
masa 0,374 = = 0,0187 [ g / s ] tiempo 20
inamente reem+a:ando en a siguiente ecuaci;n 0,0187∗403,17
nturbogen =
V ∗ I =( 0,18)/ ( ¿ ) =2,84 m ( h4 − h3 ) '
ara cacuar e rendimiento t'rmico es necesario conocer e trabajo de cico +or ende e trabajo de a bomba, este se cacuo encontrando de tabas termodin*micas e vaor de <1 a +resi;n atmos/'rica, con este vaor es +osibe cacuar <2 a trav's de voumen es+eci=co a di/erencias de +resiones h 2= 412,31 + 0,001∗( 10,767 −0,9607 )∗10 ²= 413,294 j / g Ca"cu"a!as +&!as "as n+a"%ias s %r&c! a &#+nr " rn!imin+& +érmic&'
¿ ( 413,284 −412,31 ) + ( 2674,64 −2778 ) ∨
¿
2778 −413,336
= 4,351
ntermico =¿
0abla de datos obtenidos La %rsi1n a+m&s,érica ! sa"i!a c&rrs%&n! a K082 mmH(
+e !"g$cm> 2& te!°&
ts!°&
votaje! ?&
180,0
99,5
95
0,5
0,360
20
10,2
181,0
99,6
95
1,0
0,368
20
3300
10,0
181,6
99,4
90
2,0
0,374
20
4
3300
9,6
180,9
98,9
90
2,5
0,396
20
5
3300
9,6
179,8
98,9
90
3,0
0,426
20
6
3300
10,2
181,0
98,9
90
4,0
0,472
20
7
3300
9,8
181,5
98,9
90
4,5
0,504
20
8
3300
9,1
179,6
98,7
90
5,0
0,522
20
9
3300
9,4
179,3
98,7
90
6,0
0,536
20
10
3300
9,9
180,3
98,8
90
6,8
0,668
20
cargas
r+m
1
3300
9,8
2
3300
3
Tabla $
corriente masa!" tiem+o !@& g& !s&
$atos calculados para la obtenci%n del rendimiento del 'rupo turbo'enerador
<3!"#$g& 2777,200 2778,040 2778,544 2777,956 2777,020 2778,040 2778,460 2776,840 2776,570 2777,452
<4 rea!"#$g & se!"#$g& 2674,8 6,584 2674,96 6,576 2674,64 6,571 2673,84 6,577 2673,84 6,586 2673,84 6,576 2673,84 6,572 2673,52 6,587 2673,52 6,590 2673,68 6,582
A 0,870 0,869 0,868 0,869 0,870 0,869 0,868 0,871 0,871 0,870
+otencia )ujo <4 e'ctrica m*sico!"g idea!"#$g& !"& $s& 2379,514 0,0475 0,0180 2376,587 0,0950 0,0184 2374,830 0,1800 0,0187 2376,879 0,2250 0,0198 2380,110 0,2700 0,0213 2376,587 0,3600 0,0236 2375,123 0,4050 0,0252 2380,706 0,4500 0,0261 2381,600 0,5400 0,0268 2378,636 0,6120 0,0334
Tabla
0abla de datos calculados para la obtenci%n del rendimiento termodin*mico
+e!bar& 10,571 10,964 10,767 10,375 10,375 10,964 10,571 9,885 10,179 10,669
<2!"#$g& 413,2749 413,3141 413,2945 413,2553 413,2553 413,3141 413,2749 413,2063 413,2357 413,2847
<1!"#$g& 412,3138 412,3138 412,3138 412,3138 412,3138 412,3138 412,3138 412,3138 412,3138 412,3138 Tabla &
caor trabajo suministrad bomba o !!"#$g& !"#$g& 2363,9251 0,9611 2364,7259 1,0003 2365,2495 0,9807 2364,7007 0,9415 2363,7647 0,9415 2364,7259 1,0003 2365,1851 0,9611 2363,6337 0,8924 2363,3343 0,9219 2364,1673 0,9709
0ablas termodin*micas utili"adas
3.- 4iblio'rafía >.
nn+= ar3 2 Trm&!inámica 2 E!i+. Mc Gra Hi""
2.
Junus A. n("2 Trm&!inámica
