Análisis 75: Cogeneración (TG+CR)

Cogeneración con turbina de gas y un intercambiador de calor para la producción de vapor de agua

Las necesidades de electricidad y calor de una planta se deben satisfacer mediante una planta de cogeneración que consiste en una turbina de gas y un intercambiador de calor para la producción de vapor de agua. La planta opera en un ciclo Brayton simple entre los limites de presión de 100 y 1 000 kPa con aire como fluido de trabajo. El aire entra al compresor a 20 °C. Los gases de combustión salen de la turbina y entran al intercambiador de calor a 450 °C, y salen del intercambiador de calor a 325 °C, mientras el agua liquida entra al intercambiador de calor a 15 °C y sale a 200 °C como vapor saturado. La potencia neta producida por el ciclo de turbina de gas es de 1 500 kW. Suponiendo una eficiencia isentrópica del compresor del 86 % y una eficiencia isentrópica de la turbina del 88 %.

Combustible: Gas natural (0.160 kg/s), PCI=49000 kJ/kg

Determine:

a) el flujo masico del aire

b) Potencia consumida

c) Eficiencia térmica

d) Tasa de producción de vapor de agua en el intercambiador de calor

e) Eficiencia de la cámara de combustión

f) Relación calor/electricidad

g) Factor de utilización del combustible

h) Eficiencia eléctrica equivalente

i) Eficiencia térmica global

j) Eficiencia exergética global