Presentación del ejercicio
El objetivo del ejercicio es modelizar una central eléctrica de 300MW con el Thermoptim y de determinar sus resultados.
Este ejercicio se divide en tres partes :
- En la primera parte (ésta), se parte de la hipótesis que la máquina solo tiene un circuito
- En la segunda parte (lección S27), se tiene en cuenta el sobrecalentamiento y una exacción que tienen lugar en las máquinas industriales. El modelo es entonces mucho más realista
- En la tercera parte (lección S28), se analiza cuantitativamente las irreversibilidades de los dos ciclos elaborando sus balances exergéticos
Centrales de vapor
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Ciclo de base (Hirn) :
- Agua líquida comprimida P ≈ 80 - 300 bar
- Calentamiento en tres estapas (economizador, vaporizador, y sobrecalentador)
- Vapor expandido en la turbina (P ≈ 0,04 bar)
- DLuego condensado
Centrales de vapor
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Ciclo de base (Hirn) :
- compresión 1-2 hasta 80- 300 bar
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Calentamiento hasta alrededor 560°C
- economizador 2-3a
- vaporizador 3a-3b
- sobrecalentador 3b-3
- expansión 3-4’
- condensación 4’-1 à alrededor 25°C
Ejercicio central de vapor
- Central eléctrica de 300 MW
- entrada bomba : 29 °C, 0,04 bar
- caudal de agua puesto en juego : 245 kg/s
- alta presión : 169 bar
- rendimiento isentrópico bomba : 1
- temperatura entrada turbina : 542 °C
- rendimiento isentrópico expansión : 0,85
Thermoptim
- dos pantallas al arrancar
- editor de esquemas
- simulador
Thermoptim
Thermoptim
Thermoptim
Thermoptim
- esquema de la central eléctrica
- compresión líquida
- economizador, vaporizador, sobrecalentador
- turbina
- condensador
Thermoptim
Thermoptim
Thermoptim
Parametragem do modelo
Cuando los elementos del simulador se crean, Thermoptim inicializa todos los puntos con una presión de 1 bar y una temperatura de 300 K, que es necesario a continuación modificar en función de los datos del problema que estudian.
Las dos actividades que siguen van a mostrarles cómo adaptar los puntos y los transfos, luego la siguiente les recordará los valores que deberán entender en Thermoptim.
Parametrización de un punto
- dobleclic sobre un lazo orientado (flecha) o sobre una línea de la tabla de puntos
- estado de una pequeña partícula de materia
Parametrización de los procesos
- dobleclic sobre un componente
- evolución de la relación caudal-masa de fluido
Parametrización de los puntos y de las transformaciones
Introduzca los parámetros de los diferentes puntos uno a uno, entrando cuidadosamente los valores de las temperaturas conocidas (T1, T3), así como las presiones, ya que thermoptim no las determina automáticamente. Para ello opere de la manera siguiente :
- Abra el punto 1 (agua en estado líquido), y entre una presión de 0.04 bar y escoja la opción “imponer la temperatura de saturación”, lo que fija la temperatura a alrededor de los 29 ºC. El título siendo igual a 0 por defecto, haga clic sobre “Calcular”
- Abra seguidamente el punto 2, y entre la presión de 169 bar, y después haga clic en “Calcular”
- Abra el punto 3a y entre la presión 169 bar, a la temperatura de saturación (351.2 º C), con un título igual a 0, y después haga clic sobre “Calcular”
- Abra el punto 3 b en las mismas condiciones, con un título igual a 1, y calcúlelo
- Abra el punto 3 y entre una presión de 169 bar y una temperatura de 542 ºC, y calcúlelo
- Abra el punto 4 y entre la presión de 0.04 bar, y después haga clic en “Calcular”
Parametrice, a continuación los procesos, para los cuales las opciones por defecto se aplican: la compresión y la expansión son adiabáticas, calculada con relación a la referencia isentrópica, y se conocen sus rendimientos isentrópicos. Para ello, opere del siguiente modo :
- Abra el proceso “compresión líquida”, cuyo rendimiento isentrópico está por defecto igual a 1, luego presione “Calcular”, lo que determina la temperatura del apartado 2 (29.37 °C)
- Abra los procesos “economizador”, “vaporizador” y “sobrecalentador”, y presione “Calcular”. Dado que se conocen las temperaturas de los puntos de antes y después, se calculan los calores puestos pendientes
- Abra el proceso “turbina”, y entre un rendimiento isentrópico de 0,85, luego presione “Calcular”, lo que determina el punto 4 a la temperatura de saturación (29 °C) y un título de 0,836
- Abra la proceso “condensador”, que puede ahora calcularse, ya que los puntos 4 y 1 son conocidos
El cálculo del balance global del ciclo recurre al concepto de tipo de energía, explicado en la actividad siguiente.
Elección del tipo de energía
- dobleclic sobre tipo de energía
Balance sinóptico
Ciclo en diagrama (T,s)
Parametrización del diagrama entrópico (T,s)
Ciclo no diagrama (T,s)
Ciclo en diagrama (T,s)
Trazado final del ciclo en el diagrama (T,s)
Ciclo en diagrama (h,P)
Ciclo en diagrama de Mollier (h,s)
Resumen final
Este ejercicio le ha permitido estudiar un ciclo de vapor simple y de aprender a modelizar en el Thermoptim. El ejercicio se trata de una central eléctrica de 300 MW .
El interés de utilizar este programa es que las propiedades de los cuerpos son calculadas con gran precisión y sin ninguna dificultad. Una vez el modelo está puesto en marcha, usted lo puede reparametrizar muy fácilmente, lo que le permite efectuar rápidamente un estudio de sensibilidad sobre la influencia de diversos parámetros.
Esta manera de actuar tiene sin embargo un peligro: que usted no sepa criticar los valores proporcionados por el programa, lo que le puede conducir a una confianza desmesurada en sus resultados.
Puede ocurrir que el modelo no esté bien construido, y que sus resultados no sean los correctos, se debe saber diagnosticar los errores. Para ello, es deseable que usted sea capaz de controlar por si mismo los resultados, al menos de una manera aproximada.
Es particularmente recomendado verificar los balances. Para ello, se debe entrenar a recalcularlos aproximadamente, sumando de cabeza o en un papel todas las energías útiles así como también las energías de pago, y dividiéndolas para obtener el rendimiento del ciclo.
El trazado del ciclo sobre un gráfico es una buena herramienta para comprobar el modelo, des de que sabemos más o menos la forma de los ciclos, ya que se aprende rápido. Un error al entrar la presión o temperatura aparece muy a menudo de manera manifiesta.
Encontrará debajo un link a un manual titulado “Metodología de construcción y verificación de los modelos” destinado a proporcionar a los usuarios de Thermoptim un cierto número de recomendaciones basadas en experiencias pasadas.