- •Resumen
- •Abstract
- •Índice
- •Índice de figuras
- •Índice de tablas
- •Descripción y funcionamiento de ciclos Rankine regenerativos
- •Funcionamiento básico del ciclo Rankine
- •Ciclos Rankine regenerativos
- •Configuración de estudio
- •Operación de ciclos Rankine a carga parcial
- •Rendimiento de ciclos Rankine
- •Descripción del funcionamiento de turbinas de vapor
- •Control de turbinas de vapor
- •Operación en presión deslizante y presión constante
- •Metodología de cálculo del rendimiento isentrópico a carga parcial de turbinas de vapor
- •Rendimiento isentrópico a carga parcial de la turbina de alta presión
- •Cálculo de la línea de expansión de la turbina de alta presión
- •Rendimiento isentrópico a carga parcial de las turbinas de media y baja presión
- •Corrección de Baumann para etapas con condensación
- •Línea de expansión de las turbinas de media y baja presión
- •Corrección al punto final de la línea de expansión en la turbina de baja presión
- •Perdidas de escape y entalpía real utilizada (UEEP)
- •Rendimiento isentrópico base y rendimiento isentrópico en condiciones de diseño
- •Calculo de presión de funcionamiento mediante la ley de Stodola
- •Fugas de vapor a través de los sellos
- •Modelización de los calentadores cerrados
- •Funcionamiento de los calentadores cerrados
- •Cálculo del flujo másico de extracción
- •Dimensionado de calentadores cerrados
- •Parámetros geométricos iniciales
- •Coeficiente de convección del agua de alimentación y resistencia de conducción del tubo
- •Coeficiente global de transferencia de calor del desuperheater
- •Coeficiente global de transferencia de calor del condensador
- •Coeficiente global de transferencia de calor del subcooler
- •Cálculo de calentadores cerrados a carga parcial
- •Modelización de otros componentes del ciclo Rankine
- •Generador de vapor
- •Cálculo de la extracción del desaireador
- •Operación de las bombas de alimentación y condensado
- •Modelo simplificado de operación del condensador a carga parcial
- •Resolución de ciclos Rankine a carga parcial, y en condiciones de diseño
- •Obtención de las condiciones de diseño
- •Resolución del balance de calor del tren de calentadores
- •Diagrama de flujo del proceso cálculo
- •Calidad de solución, desviación y residuos
- •Análisis de resultados y validación
- •Rendimiento del ciclo a carga parcial
- •Resumen de resultados en presión deslizante y presión constante
- •Diagrama T-s del ciclo
- •Rendimiento a carga parcial de turbinas de vapor
- •Influencia de cada corrección
- •Lineas de expansión a carga parcial
- •Operación del tren de calentadores
- •Calentadores fuera de servicio o en bypass
- •Cierre manual de válvulas
- •Coeficiente de transferencia de calor a carga parcial
- •Validación de los resultados
- •Uso del programa
- •Entrada de datos
- •Visualización de resultados
- •Conclusiones
- •Bibliografía
Félix Ignacio Pérez Cicala
Conclusiones
En este proyecto se ha estudiado el método de Spencer, Cotton y Cannon para predecir el rendimiento isentrópico a carga parcial de turbinas de vapor. Se ha detallado de forma pormenorizada el proceso de cálculo para utilizar el método y se ha propuesto una corrección para calcular el funcionamiento en presión deslizante.
Se ha modelizado en detalle el tren de calentadores del ciclo, realizándose en primer lugar el dimensionamiento de los calentadores cerrados y en segundo lugar el cálculo del funcionamiento a carga parcial de los mismos. Las bombas han sido modelizadas utilizando curvas de rendimiento isentrópico a carga parcial. La modelización del condensador se realizó mediante una relación lineal simpli cada entre la presión en condiciones de diseño y la presión a carga parcial.
Con el modelo de cada componente del ciclo Rankine establecido, se detalla la metodología de cálculo necesaria para completar el proceso de cálculo completo, que permite obtener el rendimiento del ciclo. Esta metodología consiste en un proceso iterativo implementado en Matlab.
El programa desarrollado permite al usuario modi car el valor de los parámetros de entrada mediante una interfaz de usuario sencilla. Es posible escoger entre distintos tipos de turbina, cambiar el número de calentadores de cada sección, o las presiones en cada extracción. Los resultados se muestran en un diagrama del ciclo y se puede estudiar en detalle el funcionamiento de los distintos componentes del ciclo. El programa permite operar calentadores en bypass y modi car las caídas de presión a través de los conductos de las extracciones.
Finalmente, se ha estudiado el rendimiento del ciclo y se han analizado los resultados obtenidos mediante el método de Spencer, Cotton y Cannon para las turbinas de vapor. Se han comparado los resultados obtenidos con los presentados por Chacartegui et al. [14], observándose que la variación no es excesiva. Adicionalmente, se ha analizado el funcionamiento del tren de calentadores en carga parcial.
El programa desarrollado está disponible en Matlab File Exchange para su descarga 2.
2Descargue el programa en: https://es.mathworks.com/matlabcentral/ leexchange/64359-modelling-of-rankine- cycles-using-the-spencer--cotton-and-cannon-method
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Félix Ignacio Pérez Cicala
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