CICLO RANKINE

CICLO RANKINE

El ciclo rankine es un ciclo que opera con vapor, y es el que se utiliza en las centrales termoeléctricas .Es el ciclo que resulta ideal para plantas de potencia de vapor. Consiste en calentar agua en una caldera hasta evaporarla y elevar la presión del vapor. Este será llevado a una turbina donde produce energía cinética a costa de perder presión. Su camino continua la seguir hacia un condensador donde lo que queda de vapor pasa a estado liquido para poder entrar a una bomba que le subirá la presión para nuevamente introducirlo a la caldera.












El ciclo de rankine no incluye ninguna irreversibilidad interna y esta compuesto por los siguientes cuatro procesos.1-2 comprensión isentrópica de una bomba2-3 adiciones de calor a P= constante en una caldera abierta3-4 expansión isentrópica en una turbina4-1 rechazo de calor a P= constante de un condensador.

DIAGRAMA P-V DE CICLO DE VAPOR DE RANKINE

En diagrama p-V, el ciclo se describe como sigue (los puntos termodinámicos están indicados con pequeñas cruces, cerca del número correspondiente): En (1) la caldera entrega vapor saturado (por lo tanto con título x=1), el que se transporta a la turbina. Allí el vapor se expande entre la presión de la caldera y la presión del condensador, produciendo el trabajo W. La turbina descarga el vapor en el estado (2). Este es vapor con título x<1 x="0,">

DIAGRAMA T-S DE CICLO DE VAPOR RANKINE

En diagrama T-S el ciclo Rankine se describe como sigue: El vapor está inicialmente con título 1, como vapor saturado (1), luego el vapor se expande en la turbina, generando trabajo, evolución (1)-(2). Esta evolución se puede suponer adiabática. Si además se supone sin roce, se asimilará a una isentrópica. Si hubiera roce, la entropía aumentaría (como veremos más adelante). A la salida de la turbina el vapor tendrá título inferior a 1. El vapor que descarga la turbina es admitido al condensador, donde condensa totalmente a temperatura y presión constantes, evolución (2)-(3). Sale del condensador en el estado (3) como líquido saturado (título x=0). Ahora el condensado es comprimido por la bomba, evolución (3)-(4), aumentando su presión hasta la presión de la caldera. Si bien la presión aumenta en forma significativa, la temperatura casi no sube. Idealmente esta compresión también es adiabática e isentrópica, aunque realmente la entropía también aumenta. En el estado (4) el líquido está como líquido subsaturado. Este se inyecta a la caldera, con un importante aumento de temperatura y entropía, hasta alcanzar la saturación. Allí comienza la ebullición. Todo el proceso (4)-(1) ocurre dentro de la caldera. Incluímos el punto 4' que es cuando se alcanza la saturación, pero solo para efectos ilustrativos.Los ciclos abiertos fueron rápidamente reemplazados con ciclos con condensador (o ciclo de Rankine), pues el rendimiento es muy superior. Se limitaron a máquinas móviles (locomotoras o locomóviles), donde no es práctico instalar un condensador. Incluso en los barcos a vapor se tenía condensador, pues el agua de mar era excelente medio para enfriarlo.

PROBLEMAS DE REPASO

1.-Dos resistencias de 6 y 4 OHM se encuentran conectados en serie a una diferencia de potencial de 120v ¿cual es la intencidad de corriente que circula por la resistencia?

I=V/R I=120/10=12 OHM


2.-Tres resistencias de 6,3 y 4 OHM se conectan en paralelo y una corriente total de 30A se distribuye entre las tres.¿cual es al diferencia de potencial aplicada al circuito?

1/RT=2+4+3/121/RT=1/6,1/3,1/4
1/RT=9/12=3/4 inviertes
RT=4/3
v=I(req)
v=(30)(4/3)v=40v.





3.-EL SIGUIENTE CIRCUITO ILUSTRA A 4 FOCOS IGUALES CONECTADOS A UNA BATERIA. SI EL FILAMENTO DEL FOCO 2 SE FUNDO, ¿CUAL DE LAS SIGUIENTES AFIRMACIONES ES VERDADERA?

A).- SOLO ENCIENDEN LOS FOCOS 3 Y 4
B) .-SOLO ENCIENDE EL FOCO 1
C).-SOLO ENCIENDE EL FOCO 3

D).- SOLO ENCIENDE LOS FOCOS 1,3,4

4.- UNA RESISTENCIA DE 6 OHM SE CONECTA EN PARALELO CONOTRA DE 3 OHM CUAL ES LA RESISTENCIA TOTAL O EQUIVALENTE DEL CIRCUITO?

RT=1/6+1/3=1/2

5.-UNA CARGA DE 5X10^-6 C SE ENCUENTRA A .5 CM. DE UNA CAGA DE

-3X10^-6 C. ¿CUAL ES LA MAGNITUD DE LA FUERZA DE ATRACCION ENTRE LAS CARGAS?

Q1=5X10^-6

Q2= -3X10^-6 C

D=.5CM

E=(9X10^9)(5X10^-6)(-3X10^-6 C)/ (.005)2

E= 5400N

EJERCICIOS DE REPASO:

1.- El campo magnetico en un motor es de 5x10^20 N/C. Calcular la intensidad de la fuerza que actua sobre un electrón inmerso en este campo.
Datos:
e= 5x10^20 N/C
q= -1.6x10^-19
F= q(e)
F= -1.6x10^-19 (5x10^20)
F= 80N

2.- A que distancia de un protón la intensidda del campo electrico es de 4x10^-7 N/CDatos:

e=4x10^-7 N/C
q=1.6x10^-19
d= kq/e
d= (9x10^9(1.6x10^-19)) / 4x10^-7
d=0.06 metros

3.- ¿Cual es la intensidad del campo electrico producido por una carga electrica de 3x10^-7 C a una distancia de 2 metros de su centro?

Datos:
q=3x10^-7 C
d= 2 metrose=kq/d^2
e= (9x10^9(3x10^-7)) / 2^2
e= 675 N/C