Ciclo Kalina

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

ALUMNO: 

DIESTRA ALIAGA, KEVIN JERSON

CURSO: TERMODINÁMICA II

TEMA: CICLO KALINA

DOCENTE: ING. BENGOA

AÑO : 2018

MATEMÁTICA V

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INDICE 1

INTRODUCCION ............................................................................................................................. 3

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OBJETIVOS ..................................................................................................................................... 3

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CICLO KALINA ................................................................................................................................ 3 3.1 3.2 3.3

3.4 3.5

PRINCIPIO DE OPERACIÓN .......................................................................................................... 3 CONDICIONES DE OPERACIÓN  ........................................................... ........................................ 4 PROPIEDADES FISICAS DEL AMONIACO Y DEL AGUA ................................................................. 4 DIAGRAMA DE FLUJO DE EQUIPOS Y CONFIGURACION  ............................................................ 4 COMPARACIONES ENTRE EL CICLO KALINA Y CICLO RANKINE ................................................... 6

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CONCLUSIONES ............................................................................................................................. 7

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BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................................ 7

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La manera en que crece la demanda energética eléctrica, representada principalmente por centrales termoeléctricas que utilizan combustibles fósiles, está generando serios problemas en el medio ambiente y a su vez contribuye en el fenómeno del calentamiento global. La energía solar aparece como una solución factible a esta problemática ya que puede ser considerada como energía poco contaminable. El ciclo Kalina aparece como una posible solución para generar energía eléctrica, a partir de fuentes de calor de baja temperatura, quien a su vez también tiene rendimientos mucho más altos, hasta un 50% respecto a otros según su disposición de fuentes de calor de baja temperatura.

Conocer las nuevas formas de aprovechar los recursos para generación de energía eléctrica. Evidenciar rendimientos de los equipos y procesos de generación avanzada como el ciclo kalina a partir de sus recursos nuevos. Conocer las nuevas industrias que emplean los nuevos procesos de generación avanzada.

El ciclo Kalina permite un rendimiento hasta 50% mayor para fuentes de calor de baja temperatura. Un rendimiento hasta un 20% mayor se puede obtener para fuentes de calor a mayor temperatura. Existen varias versiones del ciclo Kalina en donde cada una de estas presenta características particulares en función de la fuente de calor disponible. Por ejemplo, el ciclo Kalina cycle Sistem 5 (KCS5) está diseñado para tener como fuente de energía una caldera a combustible fósil. El ciclo Kaline Cycle System 6 (KCS6) está diseñado para acoplarse a una turbina a gas en ciclo combinado. El ciclo Kalina Cycle System 11 (KCS11) está diseñado para aprovechar energía térmica a baja temperatura.

La característica más distintiva del Ciclo Kalina es el fluido que utiliza, el cual es, una mezcla binaria de amoniaco-agua. Como una mezcla binaria se evapora y se condensa a temperaturas variables, el Ciclo Kalina puede sacar un mayor provecho de la fuente de calor y de la fuente fría, y alcanzar así mayores rendimientos que otros ciclos como el ciclo Rankine. La composición de la mezcla binaria varia a lo largo del ciclo, en este ciclo se emplean los mismos equipos (turbina, bombas, válvulas, etc) ya que el peso molecular de la mezcla de amoniacoagua difiere muy poco del que tiene agua pura.

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La presión en el evaporador varía entre los 1000 y 5000 (KPa) La temperatura de la fuente de calor varía entre los 60 y 150(°C) La temperatura del fluido de enfriamiento que consideran es de 10(°C) Para el ciclo KCS11 la fracción másica de amoniaco varía entre 0.3 y 0.95 a la salida del evaporador El rendimiento isoentrópico de la turbina y la bomba es del 80% En el evaporador, regenerador y condensador consideran una diferencia mínima de temperatura maso menos 4°C

3.4

En el ciclo se pueden distinguir dos zonas de presión: una zona de alta presión(3-4-5 6-10 y 7-8), que se denomina en este trabajo como la presión en el evaporador solar, y una zona de baja presión (estados 9; 11; 1-2), que es la presión en el condensador. Además, se pueden distinguir 3 zonas de concentración de amoniaco: concentración baja, intermedia y alta. 1. El vapor húmedo 2. Sale del absorbedor a la concentración intermedia, se enfría en el condensador y se transforma en liquido saturado

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3. Posteriormente este es llevado hasta la presión del evaporador solar por la bomba del fluido de trabajo, y se transforma en liquido subenfriado 4. El líquido subenfriado es precalentado por el regenerador en donde absorbe calor sensible acercándose a la temperatura de saturación 5. El líquido subenfriado, precalentado en el regenerador, es enviado al evaporador, donde se transforma en vapor húmedo 6. El vapor húmedo entra al separador, en donde se separa el vapor saturado 7. Amoniaco como liquido saturado (alta concentración). 8. El líquido saturado se enfría en el regenerador saliendo como liquido subenfriado 9. El líquido subenfriado sufre una pérdida de carga en el difusor y sale como liquido subenfriado a presión del condensador 10. El vapor saturado pasa por el sobrecalentado y se transforma en vapor sobrecalentado 11. El vapor húmedo proveniente de la turbina es mezclado en el absorbedor con el líquido subenfriado que viene del difusor, produciendo vapor húmedo y reiniciando el ciclo.

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En el ciclo kalina, el sobrecalentamiento favorece al rendimiendoto termico y exergetico. La temperatura esta ligada al rendimiento termico del ciclo. El ciclo Kalina tiene mayor rendimiento exergetico, termico a comparacion del ciclo rankine; ademas tienen menores interambios de calor entre el evaporador y el condensador. El ciclo Kalina tiene menor consumo de agua caliente y de agua enfriamiento.

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Lolos y E. Rogdakis, “ A Kalina power cycle driven by renewable energy sources”. Vol 34.

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Abril 2009 

Martson, “Parametric Anaylsis of the Kalina Cycle” Renew, Sep 2012.

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