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En los datos de una planta de potencia de ciclo combinado que produce 250 MW en la turbina de gas y 130 MW en la de vapor, figura un consumo de gas de 1,7 MMCD. Para comprobar si MMCD significa millones de metros cúbicos día, se van a suponer unos datos típicos: para el ciclo de gas, Tmax=1600 K, pmax=2 MPa, y rendimientos isentrópicos del 85%; para el ciclo de vapor, Tmax=700 K, pmax=10 MPa, pmin=5 kPa, y rendimientos isentrópicos del 85%. Se pide:
a) Esquema de los procesos en un diagrama T-s.
b) Flujo de aire.
c) Flujo de vapor.
d) Flujo de combustible, y comparación con el valor dado.

Datos:

>	read"../therm_eq.m":read"../therm_chem.m":with(therm_proc):with(therm_chem):

>	su1:="Aire":su2:="H2O":su3:="CH4":dat:=[WTG=250e6*W_,WTV=130e6*W_,T3g=1600*K_,p2=2e6*Pa_,eta=0.85,T3v=700*K_,p3=10e6*Pa_,p4=5e3*Pa_];

Eqs. const.:

>	Adat:=get_gas_data(su1):Wdat:=gamma=1.33,get_gas_data(su2),get_liq_data(su2):Fdat:=get_gas_data(su3):dat:=op(dat),Wdat,Const,SI2,SI1:get_pv_data(su2):

a) Esquema de los procesos en un diagrama T-s.

(Ver figura.)
b) Flujo de aire.

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eqBETG:=WTG=ma*c[pa]*(T3g-T4g-T2g+T1g);T1g:=T0;eq5_59;T2sg:=T1g*(p2/p0)^((gamma-1)/gamma);T2sg_:=subs(Adat,dat,%);T2g:=T1g*(1+((p2/p0)^((gamma-1)/gamma)-1)/eta);T2g_:=subs(Adat,dat,%);eq5_60;T4sg:=T3g*(p0/p2)^((gamma-1)/gamma);T4sg_:=subs(Adat,dat,%);T4g:=T3g*(1-eta*((1-(p0/p2)^((gamma-1)/gamma))));T4g_:=subs(Adat,dat,%);ma_:=subs(Adat,dat,WTG/(c[p]*(T3g-T4g_-T2g_+T1g)));

i.e. se necesitan unos 770 kg/s de aire en la TG.

(Ya podríamos calcular el gasto de combustible, porque sólo se consume en la TG.)

c) Flujo de vapor.

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eqBEBoiler:='ma*c[pa]*(T4g-T5g)=mv*(h3-h2)';Tv=T[v](p3);Tv_:=evalf(subs(dat,solve(p3=pv(T),T)));h3v_:=subs(Wdat,T=T3v,dat,hv(T));Tc=T[v](p4);Tc_:=evalf(subs(dat,solve(p4=pv(T),T)));h2v_:=subs(Wdat,T=Tc_,dat,hl(T));T5g=Tv;mv_:=subs(Adat,ma_*c[p]*(T4g_-Tv_)/(h3v_-h2v_));eqWTV:=WTVmax=mv*(h3-h4);wet_vap(subs(dat,T3v),subs(dat,p3),subs(dat,p4));h4v_:=subs(dat,h3v_-(h3v_-h4s_)*eta);eqWTV_:=subs(mv=mv_,h3=h3v_,h4=h4v_,dat,eqWTV);

i.e. se podrían generar hasta 57 kg/s de vapor, que al turbinarlos darían unos 66 MW, algo más si se optimiza el ciclo de vapor con algunas extracciones y se aprovecha aún más los gases de escape, pero no es posible obtener los 130 MW en la TV. Debe haber un error en los datos.

d) Flujo de combustible, y comparación con el valor dado.

>	eqBECCTG:='ma*c[pa]*(T3g-T2g)=mf*PCI';eqC:=CH4+2*O2=CO2+2*H2O;PCI_:=PCI(eqC);PCIm_:=subs(Fdat,%/M);mf_:=subs(Adat,dat,ma_*c[p]*(T3g-T2g_)/PCIm_);Vf_:=subs(Fdat,dat,mf_*R*T[tr]/p0);Vf__:=%*86400*s_/d_;

i.e. el consumo estimado con las suposiciones anteriores sería de 1,6 millones de metros cúbicos por día, en condiciones normales de 100 kPa y 273 K, luego sí es razonable suponer que 1,7 MMCD=1,7 millones de metros cúbicos día.

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