Fundamentos de Termodinámica: Procesos, Ciclos y Dispositivos

Procesos Termodinámicos

Proceso de Derrame

Proceso termodinámico estacionario en sistema abierto en el que el trabajo técnico es nulo (conducciones, intercambiadores de calor, toberas, difusores...).

Proceso de Trabajo

Proceso termodinámico estacionario en sistema abierto en el que el trabajo técnico NO es nulo (turbinas, bombas, compresores...).

Velocidad del Sonido en Gases

Una onda sonora es una pequeña perturbación de la presión que se propaga a través del medio y depende de las propiedades de éste. La velocidad del sonido de un gas en el medio permite clasificar los flujos a través de la dimensionalización de la velocidad del flujo con la velocidad sónica, mediante el número de Mach, dividiendo la velocidad del flujo (c) entre la velocidad sónica en ese medio (a).

Dispositivos de Flujo

Tobera

Conducción de sección variable en la que el fluido que circula por ella aumenta su velocidad y disminuye su presión.

Difusor

Conducción de sección variable en la que el fluido que circula por ella disminuye su velocidad y aumenta su presión.

Estado de Remanso

Estado que se obtiene si el fluido es decelerado isoentrópicamente hasta velocidad cero: Es el estado de referencia en la evaluación de propiedades en procesos de derrame.

Título en Sistemas Bifásicos

El título es la fracción de vapor que tiene un sistema bifásico. Es la masa de vapor entre la masa total para ese sistema.

Ciclo Rankine

Ciclo que sigue el agua cuando funciona en una central térmica, con cambio de fase. Formado por dos isoentrópicas y dos isobaras. Se eleva la presión isoentrópicamente del agua mediante la bomba, se introduce en la caldera donde se añade calor a presión constante hasta obtener vapor recalentado a elevada temperatura. En este punto, se introduce en la turbina donde se expande a entropía constante hasta la presión del condensador. Finalmente, intercambia calor en el condensador a presión constante hasta la temperatura de entrada en la bomba.

Mejoras en el Rendimiento del Ciclo Rankine

• Aumentar la presión en la caldera: Aumenta el trabajo obtenido en la turbina, pero tiene el inconveniente del aumento de la humedad.
• Aumento de la temperatura a la salida de la caldera: Aumenta el trabajo obtenido en la turbina, pero tiene el inconveniente del límite térmico de los materiales, del orden de 600 °C.
• Disminuir la temperatura en salida de la turbina: Aumenta el trabajo obtenido en la turbina, pero no debemos rebajarla en exceso para evitar la cavitación que podría dañar el equipo.