7/23/2019 Punto de Vista Termodinamico de Una Turbina

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Proceso termodinámico que rigen a la turbina de vapor

El principio de funcionamiento de las turbinas de vapor tiene su fundamento en el ciclo termodinámicoconocido como ciclo Rankine, a final del cual el fluido de trabajo retorna a su estado y composición inicial.Cuatro procesos se distinguen en un ciclo Rankine ideal.

1- !roceso de bombeo adiabático y reversible.-" #ransferencia de calor al fluido de trabajo en una caldera a presión constante"-$ E%pansión adiabática y reversible del fluido en la turbina.$-& #ransferencia de calor desde el fluido de trabajo a presión constante en el

condensador.

'iagrama de #-( del ciclo termodinámicode las turbinas de vapor.

(i los cambios en la energ)a cin*tica y potencial +presión y

temperatura del fluido de trabajo no son considerados, el calor

transferido y el trabajo pueden representarse por areas en eldiagrama.

El área comprendida por los puntos a-1--"-b-a representa el

calor transferido al fluido de trabajo, mientras ue el área

comprendida por lo puntos a-1-$-b-a representa el calor

transferido desde el sistema. El trabajo neto realiado

esta representado por el área comprendida por los puntos 1--"-$-1 y es

la diferencia entre el calor transferido al fluido de trabajo y el calor transferido desde

el fluido de trabajo.

Termodinámicamente como opera la turbina de vapor

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El ciclo termodinámico bajo el cual opera una

turbina de vapor se denomina /Ciclo de

Rankine0. En este ciclo, el agua es bombeada a

una presión media alta, dependiendo del

tama2o de la unidad y la temperatura a la ue el

vapor será eventualmente calentado.

!osteriormente, el agua se calienta 3asta su

temperatura de ebullición y usualmente es

sobrecalentada por encima de esa misma

temperatura. El vapor presuriado se e%pande a

una presión menor en una turbina de etapas

m4ltiples y posteriormente se canalia a un

condensador ue opera al vac)o, o bien, a un

sistema de distribución ue entrega el vapor

para su uso en una aplicación industrial ocomercial. 5inalmente, el condensado es recirculado a trav*s de una bomba para la continuación del

ciclo. 

(i los cambios en

la energ)a cin*tica y potencial +presión y temperatura del fluido de trabajo no son considerados, el

calor transferido y el trabajo pueden representarse por áreas en el diagrama.

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Como evaluar el trabajo, el calor, en base a las propiedades termodinámicas

6a ecuación general de las turbomáuinas fue 3allada por Euler y su demostración se encuentra en el

art)culo de turbomáuinas. 6a forma para el trabajo por unidad de masa ue atraviesa el rotor de las

turbomáuinas motoras a%iales es7

'onde es conocida como velocidad periférica y es la velocidad lineal del rotor, y son las

velocidades absolutas del fluido de trabajo antes y despu*s de pasar por el rotor respectivamente,

y son lo s ángulos entre la velocidad absoluta y la velocidad perif*rica antes y despu*s de pasar por el

rotor. (i introducimos el concepto de velocidad relativa  , ue es la velocidad del fluido respecto al

rodete, y definimos el ángulo como au*l ue e%iste entre la velocidad perif*rica y podemos

reescribir la ecuación anterior, por propiedades del triángulo como7

83ora escr)base la primera ley de la termodinámica para un balance de energ)a del fluido de trabajo en

su paso por el rotor, suponiendo a *ste un proceso adiabático7

Recu*rdese ue se considera ue es definido positivo.

Encontramos as) ue el cambio entálpico es igual al cambio de los cuadrados de la velocidad relativa7

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La entalpia influye en la energía disponible del dispositivo

 En la turbina, el vapor transforma primero su entalp)a en energ)a cin*tica y, luego, *sta es cedida al

rodete obteni*ndose el trabajo t*cnico correspondiente

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Como evaluar eficiencia del dispositivo