CICLO BINARIO CON GENERACIN TERMOINICA

CICLO BINARIO CON GENERACIN TERMOINICAFuerza Motriz TrmicaQu es un ciclo binario de vapor ?Es un ciclo de potencia en el cual se utilizan dos fluidos de trabajo.Un fluido con buenas caractersticas a altas temperaturas.Hg Na K y mezclas de Na - KOtro fluido con buenas caractersticas a bajas temperaturas.Agua H2OLa finalidad de estos ciclos de potencia es producir una cantidad neta positiva de trabajo mayor que los ciclos de vapor conocidos. - Ciclo Rankine con Recalentamiento.- Ciclo Rankine con Regeneracin.

Incluso el Ciclo Combinado gas - vapor

CICLOS DE VAPOR BINARIOSEl ciclo binario es un intento por superar algunas de las deficiencias del agua y para aproximarse al fluido de trabajo ideal mediante dos fluidos.Caractersticas del fluido de trabajo mas apropiado para ciclos de potencia de vapor1.Unatemperatura crtica elevadayunapresin mximasegura.2.Bajatemperaturadelpuntotriple3.Una presindel condensadorque noes demasiada baja.4.Unaelevadaentalpa devaporizacin (Hfg)de manera que la transferencia de calor se aproxime a una isotrmica y no sean necesarias grandes relaciones de flujo de masa.5.Unacurva desaturacin queasemeje unaUinvertida.6.Buenascaractersticasdetransferenciadecalor (altaconductividad trmica).7.Otras propiedades comoser inerte,econmico, defcil consecucin ynotxico.Noes sorpresa que ningn fluido poseatodas estas caractersticas.El agua es el que ms se acerca, aunque no le va bien respecto a las caractersticas 1,3 y 5

Tc = 675 K Pc= 218 atm Punto triple: T= 273 K P = 612 Pa3En los ciclos de vapor binario el condensador del ciclo de alta temperatura sirve como la caldera del ciclo de baja temperatura. Esto es, la salida de calor del ciclo de alta temperatura se utiliza como la entrada de calor del de baja temperatura.El diagrama esquemtico y el diagrama T-s de un ciclo de vapor binario de mercurio-agua se muestra en la figura.Para el mercurio Tc = 890C y su Pc=es slo de18MPa. Lo cual hace al mercurio un fluido de trabajo muy adecuado para el ciclosuperior. Sin embargo, el mercurio no es adecuado como el nico fluidode trabajo para el ciclo completo, porque a una temperatura de condensador de 32C su presin de saturacin es de 0.07MPa. Una planta de potencia no puede operar en este vaco debido a los problemasde fugas de aire. Auna presin del condensador aceptable de7kPa, la temperatura de saturacin del mercurio es de 237C, la cual es demasiado alta como la temperatura mnima en el ciclo.

Por tanto, el uso del mercurio como un fluido de trabajo se limita a los ciclos de alta temperatura. Otras desventajas del mercurio son su toxicidad y su elevado costo. La relacin de flujo de masa del mercurio en ciclos de vapor binarios es varias veces la del agua debido a su baja entalpa de vaporizacin.

Que es la generacin termoinica ?

Si se desea una energa de elevada calidad, como es la energa electrica, y la energa inicial es en forma de calor, existe la posibilidad de utilizar procesos directos de conversin.La generacin termoelctrica: El calor obtenido mediante la combustin de combustibles fsiles, el cual es empleado por un ciclo termodinmico convencional mueve un alternador para producir energa electrica.La generacin termoinica: Lo convertidores termoinicos estn formado por dos placas conductoras separadas por un vaco o por plasma. Dichas placas estn a diferentes temperaturas, por lo que habr un flujo de iones que irn de la superficie de metal caliente al mas frio.Este proceso es conocido como el efecto Edison

TCs+La potencia generada es proporcional a la diferencia de niveles Fermi entre el nodo y el ctodo.Nivel Fermi: Describe la concentracin de niveles de energa que, tericamente, pueden alcanzar los electrones a una temperatura, tambin terica, de 0 K (cero grado Kelvin o cero absoluto). Caractersticas del generador termoinico

Generador termoinico requiere temperaturas elevadas para su funcionamiento

Con temperaturas catdicas de 2200 K una clula de convertidor termoinico de cesio puede proporcionar una tensin de 1V con 5 a 8 W/cm2 de superficie catdica y a un rendimiento superior de 15%.

Los rendimientos tericos llegan al 40%, pero aun no han podido ser conseguidos en la practica

Su aplicacin mas satisfactoria ser cuando se perfeccione la adaptacin de los reactores nucleares a usos espaciales, como por ejemplo en naves espaciales.Ciclo binario con generacin termoinicaSe hizo notar que un ciclo binario que se apoya completamente en turbo maquinaria sometida a altos esfuerzos, queda limitado por la temperatura superior que es posible utilizar. El remplazo del ciclo de vapor de mercurio por una planta de generacin termoinica como dispositivo de sobre posicin, es un concepto que podra permitir el uso de temperaturas elevadas en una planta que, de hecho, tambin opera con ciclo binario, aunque no se describa como tal.

El generador termoinico de diodo opera segn el mismo principio que el diodo de un radio. Utiliza el efecto de Edison, en el que los electrones se emiten desde un ctodo caliente a un nodo ms fro. hay un esquema de un posible mtodo de construccin de un generador termoinico, que muestra su modo esencial de operacin. Indica el concepto futurista de diodos termoinicos sobrepuestos a los tubos de la caldera del circuito de vapor.

Tubos de la caldera adecuadamente recubiertos en su superficie exterior, forman el nodo el cual queda rodeado por el ctodo tubular concntrico de material apropiado alojado dentro de una envoltura de cermica que recibe la energa radiante procedente del horno de la caldera. La cantidad de calor Q, que se transfiere del nodo ms fro al fluido que pasa por el tubo, es menor que la cantidad Q, que se transfiere desde la envoltura al ctodo, cuya magnitud equivale al trabajo elctrico entregado al circuito externo. De esta manera, el dispositivo se convierte en una planta de energa trmica cclica, en la que los electrones "como si fueran gas" que se somete al circuito elctrico, constituyen el fluido de trabajo, la envoltura es la fuente trmica y el agua que pasa por el tubo es el pozo trmico.

Entonces la eficiencia trmica del generador del diodo es :Esquema del generador termoinico de diodoLos tubos de la caldera, que tambin sirven para el suministro de ctodos para el generador termoinico, se alinearan ante el horno de la caldera y recibiran energa radiante de la flama, producto de la combustin del combustible fsil. Adems, otros tubos simples de la caldera recibiran una cantidad de calor Q3 de los productos de la combustin en los pasajes de la caldera en la transmisin de calor por conveccin. Entonces el fluido que se sometiera al ciclo de vapor recogera el calor Q2 rechazado por el ciclo del diodo y el calor Q3, directo de los gases.Nuevo generador termoinico para obtener electricidad del calor y la energa solar

Los generadores terminicos usan la diferencia de temperatura entre una placa metlica caliente y una fra para crear electricidad. Bsicamente, se crea una diferencia de carga elctrica entre la placa caliente y la fra. El voltaje resultante impulsa una corriente elctrica, sin necesidad de movimientos de piezas mecnicas.

Los modelos anteriores de generadores terminicos han sido poco eficientes debido a un fenmeno muy difcil de evitar, el cual consiste en que las cargas negativas de la nube de electrones que abandonan la placa caliente repelen a otros electrones, con el resultado de que la corriente elctrica se refrena.

El equipo del fsico Jochen Mannhart del Instituto Max Planck para la Investigacin del Estado Slido en Stuttgart, Alemania, con la ayuda de Stefan Meir y Cyril Stephanos de la Universidad de Augsburgo en Alemania, as como con la de Theodore Geballe de la Universidad de Stanford en California, Estados Unidos, ha resuelto este problema usando un campo elctrico para controlar del modo adecuado la nube de electrones, permitiendo as volar a la placa fra a los electrones que antes estaban obstaculizados.

Los generadores terminicos anteriores ms aptos para un uso prctico han alcanzado eficiencias de aproximadamente un 10 por ciento. Las predicciones tericas para los generadores termoinicos del nuevo tipo termoelectrnico apuntan a un espectacular 40 por ciento