Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
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Ciclo de Rankine
A partir del diagrama Ts del ciclo de Rankine , es evidente que en el estado 2-2 ‘el fluido de trabajo ingresa a la caldera y esta temperatura es la temperatura muy baja a la que el agua ingresa a la caldera. Como resultado de su eficiencia del ciclo es menor.
Regeneración
Hay una forma de superar este problema elevando la temperatura del fluido de trabajo (agua) antes de que entre en la caldera y este proceso se denomina regeneración en plantas de energía de vapor .
La forma convencional de hacer la regeneración en una planta de energía es extrayendo el vapor de la turbina después de una expansión parcial o un trabajo parcial realizado. Este vapor se utiliza para calentar el agua de alimentación y el dispositivo en el que ocurre se llama calentador de agua de alimentación o regenerador.
La regeneración mejora la eficiencia del ciclo al aumentar la temperatura del agua de alimentación inicial antes de que el agua ingrese a la caldera y también ayuda a controlar el gran caudal de vapor en el escape de la turbina.
La regeneración se usa comúnmente en todas las centrales eléctricas donde la eficiencia es importante y el lema es el ahorro de combustible.
Un calentador de agua de alimentación es básicamente un intercambiador de calor donde el calor se transfiere al agua de alimentación extrayendo el vapor parcialmente expandido de la turbina para calentar el agua de alimentación . El calentamiento del agua de alimentación se puede realizar mediante:
- Calentamiento directo (en un tanque): el calentamiento directo del agua de alimentación se realiza en tanques o recipientes también llamados calentadores de agua de alimentación abiertos; o
- Por calentamiento indirecto (en intercambiador de calor de tipo carcasa y tubo): el calentamiento indirecto de vapor y agua se realiza en calentadores cerrados de tipo carcasa y tubo
Regeneración con calentadores de agua de alimentación abiertos
El calentamiento del agua de alimentación abierta o directa comprende del recipiente donde se extrajo el vapor y el agua de alimentación se mezclaron directamente entre sí. La mezcla calentada sale del tanque a una temperatura que está en línea con la presión de la cámara de mezcla. Un ejemplo de la planta de energía que opera con ciclo regenerativo de una sola etapa en el diagrama Ts que se muestra a continuación.
En un ciclo regenerativo Rankine, el vapor ingresa a la turbina a la presión de salida de la caldera en (5). Después de entrar en la turbina, el vapor se expande isentrópicamente en la turbina hasta el punto (6) o presión intermedia (6), de donde es extraído.
En el estado (6) se saca o extrae algo de vapor y se dirige hacia el calentador de agua de alimentación, mientras que el resto del vapor continúa expandiéndose en las etapas restantes de la turbina hasta el final, es decir, el condensador a una presión correspondiente a la presión del condensador en el estado ( 7). El condensado en el condensador está a la temperatura de saturación correspondiente a la presión del condensador en (7).
Del condensador El condensado sale como un líquido saturado a la presión del condensador (1). El condensado o el agua de alimentación de aquí entra en el calentador de agua de alimentación abierto a través de la bomba (1), donde entra en contacto directo con el vapor extraído de la turbina en (6). La mezcla deja el calentador de agua de alimentación abierto como líquido saturado correspondiente a la presión del calentador en (3). La segunda bomba eleva la presión del agua de alimentación igual a la presión de la caldera (4), en el estado de cambio de la caldera de agua a vapor y luego tuvo lugar el sobrecalentamiento del vapor para igualar los parámetros de entrada de la turbina.
Por cada 1 kg de vapor que sale de la caldera , cierta cantidad de vapor (y) kg se expande parcialmente en la turbina hasta (6) y se extrae para calentar el agua de alimentación. La cantidad restante de vapor (1-y) kg trabajó completamente sobre el resto de las etapas de la turbina a la presión del condensador.
Si la caldera genera m kg de vapor, entonces es (1-y) m de vapor que ingresa al condensador . El análisis de la interacción de calor y trabajo para un calentador de agua de alimentación individual por unidad de masa de vapor que fluye a través de la caldera viene dado por: 
Donde, la 
regeneración ayuda a aumentar la eficiencia térmica del ciclo y también el requisito de entrada de calor de la caldera al mejorar / mejorar el temperatura del agua de alimentación que entra en la caldera . El número de calentadores de agua de alimentación tiene un impacto directo positivo en la eficiencia térmica del ciclo de Rankine , pero la adición de todos los calentadores debe hacerse con prudencia después de estudiar el beneficio real y el costo incurrido (gasto de capital requerido).
