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1.2: Eficiencia de la turbina

  • Page ID
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    Objetivos de aprendizaje

    Operar la Planta en las siguientes capacidades de generación para calcular el cambio isentrópico en entalpía y eficiencia térmica para la turbina HP.

    • 35% de carga (I13),
    • 80% de carga (I14),
    • 230 MW (I10).

    Teoría

    Recordemos de la Primera y Segunda Ley de la Termodinámica que el proceso adiabático donde la entropía permanece constante proporciona la máxima energía para el trabajo. Como se muestra en las coordenadas H-S, la diferencia en entalpía, (H 1-H 2), es máxima cuando se alcanza la entalpía más baja (H 2) en las condiciones de salida. La expansión ideal es, por lo tanto, una línea vertical.

    Eficiencia de la turbina.

    Eficiencia de la turbina.

    En el diagrama anterior, T 1, P 1 y P 2 son variables de proceso conocidas, por ejemplo, H 1 se determina usando T 1 y P 1. Luego, H 2 se puede encontrar dibujando una línea vertical de P 1 a P 2 siguiendo la expansión isentrópica adiabática (expansión a entropía constante).

    Los procesos no ideales o procesos reales, sin embargo, no presentan líneas rectas como se muestra en el diagrama de Mollier debido a factores tales como la fricción. Si la expansión no es isentrópica (es decir, la entropía no es constante pero aumenta), no se puede alcanzar la entalpía más baja (H 2) en las condiciones de salida, es decir, H 2' > H 2. Esto significa que ΔH para la expansión ideal es mayor que ΔH para la expansión no ideal entre los mismos límites de presión. Por lo tanto, la eficiencia interna de la turbina viene dada por

    \[\eta_{\text {Turbine}}=\frac{\text {Actual change in enthalpy}}{\text {Isentr opic change in enthalpy}}\]

    \[\eta_{\text {Turbine}}=\frac{\left(H_{1}-H_{2}\right)}{\left(H_{1}-H_{2}\right)}\]

    La diferencia en entalpía H 2' -H 2 se denomina factor de recalentamiento y es la base para turbinas multietapa. Como puede verse en el diagrama de Mollier, las curvas de presión son divergentes. Esto significa que cuanto mayor sea la caída de presión en una turbina de una sola etapa, mayor será el factor de recalentamiento y, a su vez, menor será la eficiencia de la turbina. Sin embargo, si el vapor se expande a través de múltiples etapas y entre cada etapa el vapor se recalienta, se pueden lograr mayores eficiencias de la turbina. Veremos este efecto más adelante en el laboratorio de Eficiencia de la Planta de Energía.

    Instrucciones de laboratorio

    Ejecutará 3 condiciones iniciales diferentes en este laboratorio:

    • 35% de carga (I13),
    • 80% de carga (I14),
    • 230 MW (I10).

    Para cada condición se recopilan los datos relevantes para calcular el cambio isentrópico en la entalpía para la turbina HP. Compara tus resultados, ¿cuál de las tres condiciones arroja los resultados más favorables y por qué?

    Sugerencias y consejos

    Además de diversos valores de presión y temperatura; registra las siguientes etiquetas en tus tendencias:

    • Z03020
    • E03018

    Para calcular los valores de entalpía, puede usar una aplicación o herramienta en línea como la tabla de vapor sobrecalentado: https://goo.gl/GdVM4U

    Entregables

    Su informe de laboratorio debe incluir lo siguiente:

    • Parcelas de tendencia: Abastecer todas las parcelas tomadas para cada una de las 3 condiciones,
    • Computación: Utilice MATLAB o MS Excel y calcule la eficiencia de la turbina para las 3 condiciones especificadas,
    • Conclusión: Escriba un resumen (máx. 500 palabras, en un cuadro de texto si usa Excel) comparando sus resultados y sugerencias para un estudio posterior.

    Lectura adicional:

    • Termodinámica y Poder Térmico por I. Granet: Ciclos de potencia de vapor.

    This page titled 1.2: Eficiencia de la turbina is shared under a CC BY license and was authored, remixed, and/or curated by Serhat Beyeni and Sanja Boskovic (BC Campus) .