Balances térmico y termoeconómico - Universidad … 6-3.pdfJosé Agüera Soriano 2011 3 Cálculo...

José Agüera Soriano 2011 1

Balances térmico y termoeconómico


Potencias de un flujo

a) Potencias entálpicas

b) Potencias exergéticas

(W) kgJ

skg ⋅⋅= hmP &

emP ⋅= &

kgJ 2

2ch +=ε

)02( 2 ≈c

Energía de un flujo


Cálculo de caudales

b) Balances de energía

a) Balances de masa

se mm && Σ=Σ

se )()( hmhm ⋅Σ=⋅Σ &&

Haciendo balances de masa y balances de energía a los equipos delcircuito del vapor, obtenemos “n-1” ecuaciones, siendo n el númerode posiciones (en la realidad, unas 100). El caudal de una posiciónhay que medirlo con un venturi, a la entrada del desgasificador porejemplo; con ello ya tenemos “n” ecuaciones, y podemos calcularlos caudales de todas las posiciones.

Subíndice Subíndice (e): flujos entrantes: flujos entrantes

Subíndice Subíndice (s): flujos salientes: flujos salientes


BALANCE TÉRMICOa) Rendimiento neto del grupo

b) Consumo específico neto del grupouc Hm

P⋅

=&

)red()NG(η

)red(CENG

PHm uc ⋅=

&

kWhkcal

(adimensional)(adimensional)

de esta forma dimensional esde esta forma dimensional escomo suele medirsecomo suele medirse


Q&

(combustible)

(combustión)

P(red eléctrica)

)NG(η

Q&

Q&

99,0)combustión()ecombustibl(

≈+

==cu

uc HH

HQQf&

&

Factor de crédito fcAl poder calorífico inferior Hu delcombustible, , hay quesumarle el equivalente a la energíarecibida de los ventiladores deentrada de aire y de salida dehumos, llamado crédito Hc

uc Hm ⋅&


Q&

(combustible)

(combustión)

(bruto vapor)

P(red eléctrica)

)NG(η

Q&

Q&

Q&

85,075,0)combustión(

) vapb()cald( ÷=

⋅=

QQ

&

&η

Rendimiento de la calderaEl calor recibido por el vapor es inferior alcalor de combustión, pues los humos salende la chimenea a unos 130-170 oC,dependiendo del azufre que tenga elcarbón. Éste, en la combustión, produceanhídrido sulfúrico (SO3), que enpresencia de agua líquida se transforma enácido sulfúrico (H2SO4), muy corrosivo.Por eso, el vapor de agua contenido en loshumos ha de condensarse fuera. Así pues,


Q&

(combustible)

(combustión)

(bruto vapor)

(neto vapor)

P(red eléctrica)

)NG(η

Q&

Q&

Q&

Q&

01,1) vapn.() vapb.(≈=

QQfg &

&

Factor de generación, fgParte del “vapor bruto” generado en lacaldera no llega a la turbina. Para el“vapor neto” habría que descontarutilidades externas, como, “tanque depurga continua”, “sopladores decenizas” y “pérdidas incontroladas”:


Q&

(combustible)

(combustión)

P(bombas)

(bruto vapor)

(neto vapor)

P(red eléctrica)

P(turbina)

)NG(η

Q&

Q&

Q&

Q&)TNC(η

44,0) vapn.(

)turb()TBC( ≈=QP&

η

Rendimiento bruto del ciclo,η(TBC)Cociente entre la potencia interior enel eje de la turbina y el calor neto:

43,0 vap).n(

)bomba()turb()TNC( ≈

−=

QPP

&η

Rendimiento neto del ciclo,η(TNC)Cociente entre la diferencia de lapotencia interior en el eje de la turbinay la de las bombas, y el calor neto:


Q&

(combustible)

(combustión)

P(bombas)

(bruto vapor)

P(bornes alter.)

(neto vapor)

P(red eléctrica)

P(turbina)

)NG(η

Q&

Q&

Q&

Q&)TNC(η 98,0

)turb()BA(≈=

PP

emη

Rendimiento electromecánico,ηemCociente entre la potencia exterioren el eje de la turbina (potencia enbornes de alternador), y la interioren el eje:


Q&

(combustible)

(combustión)

P(bombas)

(bruto vapor)

P(bornes alter.)

(neto vapor)

P(red eléctrica)

P(turbina)

)NG(η

Q&

Q&

Q&

Q&)TNC(η

1,1)red()BA(≈=

PPf a

Factor de auxiliares, faCociente entre la potencia en bornes dealternador, y la que se envía a la red:


Q&

(combustible)

(combustión)

P(bombas)

(bruto vapor)

P(bornes alter.)

(neto vapor)

P(red eléctrica)

P(turbina))BG(η

)NG(η

Q&

Q&

Q&

Q&)TNC(η

36,0)BA(

)BG( ≈⋅

=uc Hm

P&

η

33,0)red(

)NG( ≈⋅

=uc Hm

P&

η

Rendimiento bruto del grupo,η(ΒG)

Rendimiento neto del grupo,η(ΝG)


Q&

ESQUEMA DEL BALANCE TÉRMICO

(combustible)

(combustión)

P(bombas)

(bruto vapor)

P(bornes alter.)

(neto vapor)

P(red eléctrica)

P(turbina)

99,0)combustión()ecombustibl(

≈+

==cu

uc HH

HQQf&

&

85,075,0)combustión(

) vapb()cald( ÷=

⋅=

QQ

&

&η

01,1) vapn.() vapb.(≈=

QQf g &

&

44,0) vapn.(

)turb()TBC( ≈=QP&

η

43,0 vap).n(

)bomba()turb()TNC( ≈

−=

QPP

&η

98,0)turb()BA(≈=

PP

emη

1,1)red()BA(≈=

PP

f a33,0

)red()NG( ≈

⋅=

uc HmP&

η

)BG(η

)NG(η

Q&

Q&

Q&

Q&)TNC(η

36,0)BA()BG( ≈⋅

=uc Hm

P&

η


Rendimiento neto del grupo

=⋅

=uc Hm

P&

)red()NG(η

uc HmQ

QQ

⋅⋅⋅&

&

&

& )comb()comb() vapb.(⋅⋅⋅⋅=

) vapb.() vapn.(

) vapn.()turb(

)turb()BA(

)BA()red(

QQ

QP

PP

PP

&

&

&

1/fa ηem η(TBC) 1/fg η(cald) 1/fc

agc

em

fff ⋅⋅⋅⋅

=ηηη

η)TBC()cald(

)NG(


Consumos específicosSon la inversa de cada uno de los rendimientosrespectivos anteriormente definidos: η(TBC),η(TNC), η(BG), η(NG).

Consumo específico bruto del ciclo, CEBC Consumo específico neto del ciclo, CENC Consumo específico bruto del grupo, CEBG Consumo específico neto del grupo, CENG


Balance termoeconómico


producto vapor

100

46 54

(turb)aprovechada

EV

OLU

CIÓ

N P

ROD

UCT

O A

CABA

DO P

36(pasa a fig. 6-10)

exergía destruida en el

:

exergía en el hogar

Qexergía entes de la combustión(combustible)e· ∼∼

·

producto humos

(vapor)e∆ ·

H(comb) = cm· · u

c b a

:(bomba)P-

exergía

exergía destruida enla caldera : (cald)d·e

circuito de vapor: ·de

(combustión)

(humos)( )pQb) e·

c) ·ed

d

a) de·

(vapor)

CONSIDERACIONES TERMOECONÓMICASa balance termoeconómico

EV

OL

UC

IÓN

PR

OD

UC

TO

AC

AB

AD

O

exergía combustible: mc·Hu

producto humos

productovapor

trabajointerior

exergía destruidacircuito vapor : ed (vapor)


producto vapor

100

46 54

(turb)aprovechada

EV

OLU

CIÓ

N P

ROD

UCT

O A

CABA

DO P



:



·

producto humos

(vapor)e∆ ·

H(comb) = cm· · u

c b a

:(bomba)P-

exergía



(combustión)

(humos)( )pQb) e·

c) ·ed

d

a) de·

(vapor)

Costes exergéticos unitarios, kE

VO

LU

CIÓ

N P

RO

DU

CT

O A

CA

BA

DO


producto humos

productovapor

15,2)vapor(P

F)vapor( ≈∆

⋅==

eHmk uc

&

&

35,1)humos(P

F)humos( ≈∆

⋅==

eHmk uc

&

&


Coste económico de la exergía

euro/año 8598,0 dehpkanualCoste &⋅⋅⋅⋅=

- Compra termias

añohoras

termiaeuro

kWhtermia 8598,0(kW) hpkeanualCoste d ⋅⋅⋅⋅= &

- Compra kg combustible

añohoras

)kJ/kg()euro/kg(

hs3600

skJ h

HpkeanualCoste

ud ⋅⋅⋅⋅= &

euro/año 3600 du

ehHpkanualCoste &⋅⋅⋅⋅=


producto vapor

100

46 54

(turb)aprovechada

EV

OLU

CIÓ

N P

ROD

UCT

O A

CABA

DO P



:



·

producto humos

(vapor)e∆ ·

H(comb) = cm· · u

c b a

:(bomba)P-

exergía



(combustión)

(humos)( )pQb) e·

c) ·ed

d

a) de·

(vapor)

Producto vapor, ∆e(vapor)E

VO

LU

CIÓ

N P

RO

DU

CT

O A

CA

BA

DO

productovapor )cald vap.()()()vapor( es deememe &&&& +⋅Σ−⋅Σ=∆

es )()( emem ⋅Σ−⋅Σ &&

hay que sumar una exergía que se destruyepor rozamiento dentro de la propia caldera(economizador, sobrecalentador, recalentador):

e edd((vapvap..caldcald))


producto vapor

100

46 54

(turb)aprovechada

EV

OLU

CIÓ

N P

ROD

UCT

O A

CABA

DO P



:



·

producto humos

(vapor)e∆ ·

H(comb) = cm· · u

c b a

:(bomba)P-

exergía



(combustión)

(humos)( )pQb) e·

c) ·ed

d

a) de·

(vapor)

Exergía destruida en la combustiónE

VO

LU

CIÓ

N P

RO

DU

CT

O A

CA

BA

DO


)hogar()combustión(

TTHme a

ucd ⋅⋅= &&


producto vapor

100

46 54

(turb)aprovechada

EV

OLU

CIÓ

N P

ROD

UCT

O A

CABA

DO P



:



·

producto humos

(vapor)e∆ ·

H(comb) = cm· · u

c b a

:(bomba)P-

exergía



(combustión)

(humos)( )pQb) e·

c) ·ed

d

a) de·

(vapor)

Exergía del calor Qp perdido en la calderaE

VO

LU

CIÓ

N P

RO

DU

CT

O A

CA

BA

DO

−⋅=

)sal(1)cald()(

TTQQe a

ppd&&


producto vapor

100

46 54

(turb)aprovechada

EV

OLU

CIÓ

N P

ROD

UCT

O A

CABA

DO P



:



·

producto humos

(vapor)e∆ ·

H(comb) = cm· · u

c b a

:(bomba)P-

exergía



(combustión)

(humos)( )pQb) e·

c) ·ed

d

a) de·

(vapor)

Exergía destruida por paso directo calor humos a vaporE

VO

LU

CIÓ

N P

RO

DU

CT

O A

CA

BA

DO

)vapor()()combustión()humos( eQeeHme pdducd &&&&& ∆−−−⋅=

abb

El cálculo directo sería muy complejo. Mejor mediante un procedimiento indirecto:


1

<2p 1

pW=r

0

>Wr

0

real (

)

s

0 (cedido)

(b)

Q<

1h

h1ppp2< p11

23

pp=p= 1pp 2

=pp2h

h

0

rW

rW=

0>

1p=

ss

2

p

sss3 2

h1

>Q 0

1

(recibido)

(a)

real (

)

teóric

o (

)

h 3 2

2

teóric

o (

)

3

Exergía destruida por rozamiento en tuberías

Q12 = Q13 = h2 − h1

dp = 0 dp < 0

a) Calor recibido

23)roz( ememed ⋅−⋅= &&&


1

<2p 1

pW=r

0

>Wr

0

real (

)

s

0 (cedido)

(b)

Q<

1h

h1ppp2< p11

23

pp=p= 1pp 2

=pp2h

h

0

rW

rW=

0>

1p=

ss

2

p

sss3 2

h1

>Q 0

1

(recibido)

(a)

real (

)

teóric

o (

)

h 3 2

2

teóric

o (

)

3

Q12 = Q13 = h2 − h1

dp = 0 dp < 0

Exergía destruida por rozamiento en tuberíasa) Calor cedido

23)roz( ememed ⋅−⋅= &&&


producto vapor

100

46 54

(turb)aprovechada

EV

OLU

CIÓ

N P

ROD

UCT

O A

CABA

DO P



:



·

producto humos

(vapor)e∆ ·

H(comb) = cm· · u

c b a

:(bomba)P-

exergía


circuito de vapor: · de

(combustión)

(humos)( )pQb) e·

c) ·ed

d

a) de·

(vapor)

Exergía destruida en el circuito de vapor, ed(vapor)E

VO

LU

CIÓ

N P

RO

DU

CT

O A

CA

BA

DO

)turb()bombas()vapor()vapor( PPeed −+∆= &&

a desglose por equipos


(varios)de· =6,2

· =29,3

(calent)·ed =9,7

(bombas)·ed

·

=3,0

(cond)de·

(vapor)ed·

=6,2

(turb)de· =45,6

e (vap. cald)d·

=100

realteórico

23

)roz(

ememememed

⋅−⋅==⋅−⋅=&&

&&&

Rozamiento conductos dentro de caldera

1ppp2< p11

23

pp=p= 1p

p 2=pp

2h

h

0

rW

rW=

0>

sss3 2

h1

>Q 0

1

(recibido)

real (

)

teóric

o (

)


Conductos fuera de caldera: total, por rozamiento ypor pérdidas de calor

dp < 0h2

h1

h

teóric

o (

)

Q

3s 2s

p1p=

3 2

s

(cedido)<0

Wrea

l (

)

0=Wr

0>

<pp 2

r

1

1

dp = 0

realteórico23)roz( ememememed ⋅−⋅=⋅−⋅= &&&&&

21)total( ememed ⋅−⋅= &&&

)roz()total()calor( ddd eee &&& −=


Tuberías, válvulas, atemperación, condensador,calentadores y otros

a) Casos de un solo flujo

Eficiencia

ses e )()( ememememed ⋅−⋅=⋅Σ−⋅Σ= &&&&&

Exergía destruida

e

s

emem⋅⋅

=&

&ψ


b) Casos de varios flujos (calentadores)

Eficiencia

Exergía destruida

s e )()( ememed ⋅Σ−⋅Σ= &&&

FP

=ψ P = Exergía recibida por los flujos fríosF = Exergía cedida por los flujos calientes


TurbinasPotencia

Eficiencia

Exergía destruida

se )()()turb( hmhmP ⋅Σ−⋅Σ= &&

)turb()()()turb( se Pememed −⋅Σ−⋅Σ= &&&

se )()()turb(

ememP

⋅Σ−⋅Σ=

&&ψ


Bombas y compresoresPotencia

Eficiencia

Exergía destruidase )()()bomba( ememP ⋅Σ−⋅Σ= &&

se )()()bomba()bomba( ememPed ⋅Σ−⋅Σ+= &&&

)bomba()()( es

Pemem ⋅Σ−⋅Σ

=&&

ψ


47

62

calent. altapresión nº7

27

52

51

25

presión nº6calent. alta

46

5

tanquepurga

continua

58

economizador

2760

98

102

57

61

104

100

103

101

1

24

bomba dren. calent.baja presión nº4

presión nº3calent. baja

20


42

41

40

18 17

38

37

alimentación

bom ba aguaalimentación

2322

44

tanque agua de19

58

6749 21

96


baja presión nº2bom ba dren. calent.

66

1516


3534

33

13

31

30

vapor cierrescondensador

11

94

10bom ba

extración condesado

9

condensador

9597

93

8

39

70377caldera

50

784 turbina

de alta76

6968

2

7981747245

43

827371 75 80de m ediaturbina

6

turbina debaja presión

8684

vapor cierres turbinas

89 91

90 36

83 85

7

88

3292

29

87

ESQUEMA CENTRAL TÉRMICA DE PUENTE NUEVO (Córdoba)

calderíncalderín


turbina

109

11-12calderín

calent. 2

sobrecalentador

6

7

caldera

econ

omiz

ador

6

calent. 15

8

4

7 8

1314-15

1

alimentación

condensador

3

bomba

10

2

caudal de vapor en 1, kg/s351 =m&consumo de carbón, t/h48,23=cm&poder calorífico, kcal/kg3950=uHtemperatura en el hogar, C 1400)hogar( o=ttemperatura salida de humos, C 170)sal( o=tpotencia en bornes de alternador, kW9,30459)BA( =Ppotencia a red, kW27118)red( =P

EJERCICIO


estados p bar t oC x h kJ/kg

1 60 480,02 0,05 0,9053 p2 04 72,2 33,85 71,7 117,26 71,2 185,07 12 297,48 2 157,09 p7 0

10 p8 011 66,3 012 p6 h11

13 p11 114 61,9 483,015 p13 h14

turbina

1

caldera

econ

omiz

ador

7

calent. 26

9

6

7

45calent. 110

8

calderín11-12 sobrecalentador

1314-15

8

103

alimentaciónbomba

condensador

2

9

87

6

5 43

2

1

6

87

14-1513

10

10

11-12


turbina

1

caldera

econ

omiz

ador

7

calent. 26

9

6

7

45calent. 110

8

calderín11-12 sobrecalentador

1314-15

8

103

alimentaciónbomba

condensador

2

9

87

6

5 43

2

1

6

87

14-1513

10

10

11-12

Balances de masa1=2+7+83=2+103=44=55=67=910=8+96=1111=1212=1313=1414=15

Balances de energía5+7=6+95+10=4+8+9

kg/s 351 =m&


a) Balance térmico.b) Análisis termoeconómico.c) Exergía destruida en cada equipo y su eficiencia.d) Si funciona 6000 las horas, coste anual de cada equipo, si la termia cuesta 0,012 euro.

Calcular


Agua (líquido y/o vapor): Propiedades de estados introducidos——————————————————————————————————————————————————————————————————————————est. título presión tempe- entalpía entropía volumen exergía absoluta ratura específica específica específico entálpica n° x p t h s v e bar °C kJ/kg kJ/kg K dm³/kg kJ/kg—————————————————————————————————————————————————————————————————————————— 1 V 60,000 480,00 3375,00 6,81990 54,8170 1378,61 2 0,90500 0,050 32,90 2331,34 7,64363 25516,1172 93,47 3 0,00000 0,050 32,90 137,80 0,47630 1,0052 1,03 4 L 72,200 33,80 148,03 0,48612 1,0023 8,38 5 L 71,700 117,20 496,85 1,49112 1,0541 62,59 6 L 71,200 185,00 788,21 2,17922 1,1291 152,23 7 V 12,000 297,40 3041,23 7,02428 212,7583 984,93 8 V 2,000 157,00 2782,93 7,31322 976,6788 641,92 9 0,00000 12,000 187,96 798,40 2,21600 1,1386 151,64 10 0,00000 2,000 120,23 504,70 1,53010 1,0608 59,01 11 0,00000 66,300 282,15 1248,09 3,08820 1,3393 345,64 12 L 71,200 282,20 1248,09 3,08690 1,3380 346,03 13 1,00000 66,300 282,15 2777,94 5,84298 29,0719 1067,93 14 V 61,900 483,00 3379,74 6,81262 53,2977 1385,48 15 V 66,300 485,27 3379,74 6,78267 49,7354 1394,27


BALANCE TÉRMICOCalor de combustión

kW 6,1078631868,43950)6,3/48,23()comb( =⋅⋅=⋅= uc HmQ &&

Calor recibido por el vapor

kW 7,90703)()()vapor( es =⋅Σ−⋅Σ= hmhmQ &&&

RESULTADOS DEL EQUIPO 9: caldera ——————————————————————————————————————————————————— estado caudal potencia potencia másico entálpica exergética n° m m·h m·e kg/s kW kW ——————————————————————————————————————————————————— 6 (e) 35,000 27587,346 5328,154 14 (s) 35,000 118291,016 48491,934∑m·h(entrantes) = 27587,346 kW ∑m·h(ent)-∑m·h(sal)=-90703,67 kW∑m·h(salientes) = 118291,016 kW ∑m·e(entrantes) = 5328,154 kW ∑m·e(ent)-∑m·e(sal)=-43163,78 kW∑m·e(salientes) = 48491,934 kW


Potencia de la turbinakW 1,31145)()()turb( se =⋅Σ−⋅Σ= hmhmP &&

Rendimiento de la caldera

8409,06,1078637,90703

)comb()vapor(

)cald( ===QQ&

&η

RESULTADOS DEL EQUIPO 1: turbina ——————————————————————————————————————————————————— estado caudal potencia potencia másico entálpica exergética n° m m·h m·e kg/s kW kW ——————————————————————————————————————————————————— 1 (e) 35,000 118124,961 48251,207 2 (s) 25,681 59869,965 2400,344 7 (s) 4,547 13827,720 4478,208 8 (s) 4,773 13282,190 3063,720

∑m·h(entrantes)=118124,9609 kW ∑m·h(ent)-∑m·h(sal)=31145,09 kW∑m·h(salientes)= 86979,8750 kW ∑m·e(entrantes)= 48251,2070 kW ∑m·e(ent)-∑m·e(sal)=38308,93 kW∑m·e(salientes)= 9942,2725 kW


Potencia bomba de alimentaciónkW 0,358 )()()bomba( se −=⋅Σ−⋅Σ= hmhmP &&

Rendimiento térmico bruto del ciclo

3434,07,907031,31145

)vapor()turb(

)TBC( ===QP&

η

RESULTADOS DEL EQUIPO 3: bomba agua de alimentación ——————————————————————————————————————————————————— estado caudal potencia potencia másico entálpica exergética n° m m·h m·e kg/s kW kW ——————————————————————————————————————————————————— 3 (e) 35,000 4822,999 36,143 4 (s) 35,000 5180,979 293,372∑m·h(entrantes) = 4822,9985 kW ∑m·h(ent)-∑m·h(sal)=-357,9800 kW∑m·h(salientes) = 5180,9785 kW ∑m·e(entrantes) = 36,1430 kW ∑m·e(ent)-∑m·e(sal)=-257,2289 kW∑m·e(salientes) = 293,3719 kW


Rendimiento térmico neto del ciclo

3394,07,90703

0,3581,31145)vapor(

)bomba()turb()TNC( =

−=

−=

Q

PP&

η

Rendimiento bruto del grupo

2824,06,1078639,30459)BA()BG( ==

⋅=

uc HmP&

η

Rendimiento electromecánico del turboalternador

9780,01,311459,30459

)turb()BA(

===PP

emη


Factor de auxiliares

1232,127118

9,30459)red()BA(

===PP

f a

Rendimiento neto del grupo

2514,06,107863

27118)red()NG( ==⋅

=uc Hm

P&

η

Consumos específicos

CEBC = 1/η(TBC) = 1/0,3434 = 2,9121 = 2503,8 kcal/kWhCENC = 1/η(TNC) = 1/0,3394 = 2,9464 = 2533,3 kcal/kWhCEBG = 1/η(BG) = 1/0,2824 = 3,5411 = 3044,6 kcal/kWhCENG = 1/η(NG) = 1/0,2514 = 3,9777 = 3420,0 kcal/kWh


BALANCE TÉRMICO

·

= 59558,6 kW

(cald)

Pem= 685,2 kW

(auxil)

(red) = 27118 kWP

P = 3341,9 kW

= 31145,1 kW

(vapor)= 90703,7 kW

P(turb)

Q =

(cond)Q· p

·pQ = 17159,9 kW

Q = 107863,6 kWc(comb)· ·= m H· u


CÁLCULO TERMOECONÓMICOExergía destruida por rozamientos internos

economizadorkW 4,131112 =⋅−⋅= ememed &&&

RESULTADOS DEL EQUIPO 6: economizador (sólo rozamiento) ——————————————————————————————————————————————————— estado caudal potencia potencia másico entálpica exergética n° m m·h m·e kg/s kW kW ——————————————————————————————————————————————————— 11 (s) 35,000 43683,145 12097,541 12 (e) 35,000 43683,145 12110,914

∑m·h(entrantes) = 43683,1445 kW ∑m·h(ent)-∑m·h(sal)=0,000 kW∑m·h(salientes) = 43683,1445 kW ∑m·e(entrantes) = 12110,9141 kW ∑m·e(ent)-∑m·e(sal)=13,37 kW∑m·e(salientes) = 12097,5410 kW


sobrecalentadorkW 3,3071415 =⋅−⋅= ememed &&&

RESULTADOS DEL EQUIPO 7: sobrecalentador (sólo rozamiento) ——————————————————————————————————————————————————— estado caudal potencia potencia másico entálpica exergética n° m m·h m·e kg/s kW kW ——————————————————————————————————————————————————— 14 (s) 35,000 118291,016 48491,934 15 (e) 35,000 118291,016 48799,266


Total elementos dentro de calderakW 7,3203,3074,13)vap.cald( =+=de


RESULTADOS DEL EQUIPO 9: caldera ——————————————————————————————————————————————————— estado caudal potencia potencia másico entálpica exergética n° m m·h m·e kg/s kW kW ——————————————————————————————————————————————————— 6 (e) 35,000 27587,346 5328,154 14 (s) 35,000 118291,016 48491,934∑m·h(entrantes) = 27587,346 kW ∑m·h(ent)-∑m·h(sal)=-90703,67 kW∑m·h(salientes) = 118291,016 kW ∑m·e(entrantes) = 5328,154 kW ∑m·e(ent)-∑m·e(sal)=-43163,78 kW∑m·e(salientes) = 48491,934 kW

Exergía recibida por el vapor en caldera

kW 4,434847,3207,43163 )cald vap.()()()vapor( es

=+==+⋅Σ−⋅Σ=∆ deememe &&&&


Exergía destruida en la combustión

kW 6,1889016732936,107863

)hogar()combustión(

=⋅=

=⋅⋅=T

THme aucd &&

Exergía destruida por pérdidas calor en caldera

kW 5810,3 4432931)7,907036,107863(

)sal(1)cald()(

=

−⋅−=

=

−⋅=

TT

QQe appd&&


Exergía destruida en el circuito de vapor

kW 12697,331145,10,35843484,4 )turb()bombas()vapor()vapor(

=−+=

=−+∆= PPeed &&

Exergía destruida en el circuito de humos

kW 3,396784,434843,58106,18890107863,6

)vapor()()combustión()humos(

=−−−=

=∆−−−⋅==

eQeeHme

pdduc

d&&&&

&


Coste exergético unitario humos

30,13,58106,188906,107863

6,107863

)()combustión()humos(

=−−

=

=−−⋅

⋅=

pdduc

ucQeeHm

Hmk

&&&

&

Coste exergético unitario del vapor

48,24,434846,107863

)vapor()vapor( ==

∆⋅

=e

Hmk uc

&

&


kW 8,71631,311459,38308 )turb()()()turb( se

=−==−⋅Σ−⋅Σ= Pememed &&&

813,09,383081,31145

)()()turb(

se==

⋅Σ−⋅Σ=

ememP

&&ψ

Eficiencia

Exergía destruidaTurbina


RESULTADOS DEL EQUIPO 1: turbina ——————————————————————————————————————————————————— estado caudal potencia potencia másico entálpica exergética n° m m·h m·e kg/s kW kW ——————————————————————————————————————————————————— 1 (e) 35,000 118124,961 48251,207 2 (s) 25,681 59869,965 2400,344 7 (s) 4,547 13827,720 4478,208 8 (s) 4,773 13282,190 3063,720

∑m·h(entrantes) = 118124,9609 kW ∑m·h(ent)-∑m·h(sal)= 31145,0859 kW∑m·h(salientes) = 86979,8750 kW ∑m·e(entrantes) = 48251,2070 kW ∑m·e(ent)-∑m·e(sal)= 38308,9346 kW∑m·e(salientes) = 9942,2725 kW


kW 2,2914)()( se =⋅Σ−⋅Σ= ememed &&&

RESULTADOS DEL EQUIPO 2: condensador ——————————————————————————————————————————————————— estado caudal potencia potencia másico entálpica exergética n° m m·h m·e kg/s kW kW ——————————————————————————————————————————————————— 2 (e) 25,681 59869,965 2400,344 3 (s) 35,000 4822,999 36,143 10 (e) 9,319 4703,544 549,954


Exergía destruida en el condensador


718,00,3582,257

)bomba()()( es ==

⋅Σ−⋅Σ=

Pemem &&

ψ

kW 8,1002,2570,358 )()()bomba()bomba( se

=−=

=⋅Σ−⋅Σ+= ememPed &&&

Bomba de alimentaciónExergía destruida

Eficiencia


RESULTADOS DEL EQUIPO 3: bomba agua de alimentación ——————————————————————————————————————————————————— estado caudal potencia potencia másico entálpica exergética n° m m·h m·e kg/s kW kW ——————————————————————————————————————————————————— 3 (e) 35,000 4822,999 36,143 4 (s) 35,000 5180,979 293,372∑m·h(entrantes) = 4822,9985 kW ∑m·h(ent)-∑m·h(sal)=-357,9800 kW∑m·h(salientes) = 5180,9785 kW ∑m·e(entrantes) = 36,1430 kW ∑m·e(ent)-∑m·e(sal)=-257,2289 kW∑m·e(salientes) = 293,3719 kW


592,00,5505,6897,3063

4,2935,2190

)()()()()(

FP

1098

45

=−+

−=

=⋅−⋅+⋅

⋅−⋅==

ememememem&&&

&&ψ

kW 1,1306)()( se =⋅Σ−⋅Σ= ememed &&&

Calentador 1Exergía destruida

Eficiencia


RESULTADOS DEL EQUIPO 4: calentador 1 ——————————————————————————————————————————————————— estado caudal potencia potencia másico entálpica exergética n° m m·h m·e kg/s kW kW ———————————————————————————————————————————————————

4 (e) 35,000 5180,979 293,37 5 (s) 35,000 17389,750 2190,54 8 (e) 4,773 13282,190 3063,72 9 (e) 4,547 3630,125 689,47 10 (s) 9,319 4703,544 549,95∑m·h(entrantes) = 22093,2930 kW ∑m·h(ent)-∑m·h(sal)=0,00 kW∑m·h(salientes) = 22093,2949 kW ∑m·e(entrantes) = 4046,5591 kW ∑m·e(ent)-∑m·e(sal)=1306 kW∑m·e(salientes) = 2740,4983 kW


kW 1,651)()( se =⋅Σ−⋅Σ= ememed &&&

828,05,6892,44785,21902,5328

)()()()(

FP

97

56

=−−

=

=⋅−⋅⋅−⋅

==emememem

&&

&&ψ

Calentador 2Exergía destruida

Eficiencia


RESULTADOS DEL EQUIPO 5: calentador 2 ——————————————————————————————————————————————————— estado caudal potencia potencia másico entálpica exergética n° m m·h m·e kg/s kW kW ——————————————————————————————————————————————————— 5 (e) 35,000 17389,750 2190,544 6 (s) 35,000 27587,346 5328,154 7 (e) 4,547 13827,720 4478,208 9 (s) 4,547 3630,125 689,467∑m·h(entrantes)=31217,4688 kW ∑m·h(ent)-∑m·h(sal)=-0,00 kW∑m·h(salientes)=31217,4707 kW ∑m·e(entrantes)= 6668,7529 kW ∑m·e(ent)-∑m·e(sal)=651,13 kW∑m·e(salientes)= 6017,6216 kW


kW 7,240)()( se =⋅Σ−⋅Σ= ememed &&&

RESULTADOS DEL EQUIPO 8: tubería 14-1 ——————————————————————————————————————————————————— estado caudal potencia potencia másico entálpica exergética n° m m·h m·e kg/s kW kW ——————————————————————————————————————————————————— 1 (s) 35,000 118124,961 48251,207 14 (e) 35,000 118291,016 48491,934∑m·h(entrantes) = 118291,0156 kW ∑m·h(ent)-∑m·h(sal)=166,05 kW∑m·h(salientes) = 118124,9609 kW ∑m·e(entrantes) = 48491,9336 kW ∑m·e(ent)-∑m·e(sal)=240,73 kW∑m·e(salientes) = 48251,2070 kW

Exergía destruida en tubería 14-1


(cond)e·d = 22,95

= 10,29

= 5,13

= 0,11

= 2,42

= 0,79

(tub. 14-1)de·

d

= 1,90

(sobrec)d

(econ)d

e·

·e

· (cal.1)

(cal.2)e·

ed

(bomba)e·d

(vapor)·de = 100

(turb)de· = 56,42

Total destruido

kW 4,126977,2403,307

4,131,6511,1306

8,1002,29148,7163

)vapor(

=+

++++++

=de&


Exergía destruida equipos circuito vapor

euro/año 153,526 60000,0122,480,8598

u.m./h 8598,0

d

d

d

ee

epkCoste

&

&

&

⋅==⋅⋅⋅⋅=

=⋅⋅⋅=

Coste económico de cada equipo


turbina: 7163,8153,526 ⋅=Coste = 1099830 euro/añocondensador: 2,2914153,526 ⋅=Coste = 447405 euro/año

bomba: 8,001153,526 ⋅=Coste = 15475 euro/añocalentador 1: 1,3061153,526 ⋅=Coste = 200520 euro/añocalentador 2: 1,516153,526 ⋅=Coste = 99961 euro/año

economizador: 4,31153,526 ⋅=Coste = 2057 euro/añosobrecalentador: 3,073153,526 ⋅=Coste = 47179 euro/año

tubería 14-1: 7,402153,526 ⋅=Coste = 36954 euro/año

añoeuro 381 949 1 TOTAL


CENTRAL TÉRMICA DE PUENTE NUEVO (CÓRDOBA)

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