Análisis 79: Cogeneración TV +CR

Basic and Applied Thermodynamics -- P. K. Nag

Una fábrica tiene una carga eléctrica promedio de 1500 kW y requiere 3500 kW para calefacción. Se propone instalar una turbina de vapor de extracción simple para operar en las siguientes condiciones: Presión inicial: 15 bar Temperatura inicial: 300 °C Presión del condensador: 0.1 bar El vapor se extrae entre las dos secciones de la turbina a 3 bar, 0.96 °C en seco, y se enfría isobáricamente sin subenfriamiento en calentadores para suministrar la carga térmica. La eficiencia interna de la turbina (en la sección de baja presión) es del 80 % y la eficiencia de la caldera es del 85 % cuando se utiliza fueloil con un poder calorífico de 44 MJ/kg. Si el 10 % del vapor de la caldera se utiliza para auxiliares, calcule el consumo de fueloil por día. Suponga que el condensado de los calentadores (a 3 bar) y el del condensador (a 0.1 bar) se mezclan libremente en un recipiente separado (pozo caliente) antes de ser bombeado a la caldera. Desprecie las pérdidas externas.

La combinación de variables de entrada hace necesario la acción del procedimiento numérico iterativo para la solución del presente análisis. El software siempre procede de la siguiente manera:

i) Obtención de variables (de diseño, caudales y/o propiedades termodinámicas) de manera directa, sin empleo de procedimiento numérico iterativo.

ii) Si quedan variables sin determinar, entonces entra el cálculo numérico en juego. Método Newton-Raphson, pseudo-Newton, Levenberg&Marquardt, combinación Levenberg&Marquardt y Pseudo-Newton, y otros. De esta manera, aumentamos la probabilidad de obtener una solución convergente y lo conseguimos a mayor velocidad.

En este análisis, los caudales m1 y m3, así como las entalpías h6 y h7 son obtenidas mediante este proceso numérico, ayudándonos de otras cuatro ecuaciones: balance de materia y energía en mezclador, la ecuación de la potencia neta del ciclo, y la eficiencia isoentrópica de la bomba. También es necesario añadir otra ecuación adicional para obtener la entalpía (h7s), lo que genera un sistema de ecuaciones no lineal de matriz cuadrada 5x5.