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Ejercicios Resuelt os segundo corte

1.

Considere una central elctrica de vapor que opera en el CICLO RANKINE IDEAL SIM PLE.

Bajo las siguientes condiciones:Vapor entra a la turbina con El vapor que sale de la

turbina es condensado a:

Determine:

Presin Temperatura Presin Wbomba, entrada Wturbina, salida

1 MPa 300C 4 kPa 25 kPaq entrada q salida2 MPa X 350C 5 kPa 30 kPa Wneto trmico

X 3 MPa 400C 7.5 kPa 40 kPa rbw

4 MPa 450C 10 kPa 50 kPa

5 MPa 500C 15 kPa X 75 kPa

6 Mpa 600C 20 kPa 100 kPa

SOLUCIN:

Ya que P3=P2 y P4=P1 el diagrama queda de la siguiente manera:

Punto 1: Estado Lquido saturado Punto 3: Estado Vapor sobrecalentado

P1=75 kPaPor tabla

hf= h1=384, 44 KJ/Kg

hfg=2278, 0 KJ/Kg

vf= v1=0,001037 m3/Kg

sf= s1=1, 2132 KJ/ Kg.K

sfg= s1=6, 2426 KJ/Kg.K

P3=3 MPa T3=350CPor tabla

h3=3116, 1 KJ/Kg

s3=6, 7450 KJ/ Kg.K

q entrada=h3- h2q entrada=3116, 1 KJ/Kg-387,47 KJ/Kg

q entrada=2728,63 KJ/Kg

Punto 2: Estado Lquido comprimido Punto 4: Estado mezcla saturada

P2=P3; s2=s1

Wbomba, entrada= v1(P2-P1)

Wbomba, entrada= 0,001037 m3/Kg (3000kPa-75 kPa)=3,03 KJ/Kg

h2= h1+ Wbomba, entradah2=384, 44 KJ/Kg+3,03 KJ/Kg=387,47 KJ/Kg

P4=75 kPa ; s4= s3=6, 7450 KJ/ Kg.K

Calidad del vapor X4

X4= s4- sf/ sfg

X4=(6, 7450 -1, 2132 )KJ/ Kg.K/6, 2426 KJ/Kg.KX4=0,89

h4= hf+ X4* hfg=384, 44 KJ/Kg+0,89(2278, 0 KJ/Kg)

h4=2403 kJ/kg

q salida=h4- h1q salida=2403 kJ/kg-384, 44 KJ/Kg=2018,56 KJ/Kg

Wturbina, salida= h3- h4=3116, 1 KJ/Kg-2403 kJ/kg

Wturbina, salida=713,10 kJ/kg

Caldera

Condensador

Bomba

3

4

1

2

Turbina

75 kPa

75 kPa

3 MPa

350C

3 MPa

q entrada

q salida

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Wneto= Wturbina, salida-Wbomba, entrada

Wneto= 713,10 kJ/kg- 3,03 KJ/Kg=710,07 KJ/Kg

trmico=Wneto/q entrada

trmico=710,07KJ/Kg/ 2728,63 KJ/Kg=0,26 x100 =26%

rbw=Wbomba, entrada/ Wturbina, salida

rbw=3,03 KJ/Kg/713,10 kJ/kg=0,004x100=0,4%

2. Una central elctrica de vapor opera en el ciclo de VAPOR REAL que se muestra en la figura.

Si las eficiencias isotrpicas de la turbina y la bomba son de 85 % y de 83 % respectivamente y un

flujo msico ()de 20 kg/s. Determine a) Rendimiento trmico y b) potencia neta

Punto 1: Liquido saturado

P1= 4 Kpa

hf=121,39 kJ/kg

hfg=2432,3 kJ/kg

sf=0,4224 kJ/kgK

sfg=8,051 kJ/kgK

V1=0,001004 m3/Kg

Eficiencia trmica en la bomba

= Despejando Wa se obtiene:

= _=( )_

=0,001004m3/Kg(8000 4)0,83

=9,67kJ/Kg

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Punto 5: Vapor sobrecalentado

P5= 3,5 Mpa

T5=600 C

h5=3678,9 kJ/kg

s5=s6 =7,4357 kJ/kgK

Eficiencia trmica en la turbina

Punto 6: Mezcla saturada

= Despejando Wa se obtiene:== (5 6)Calidad del vapor X6

X6= s6- sf/ sfg

X6=(7,4357 -0,4224)KJ/ Kg.K/8,051 kJ/kgK entonces; X6=0,87

h6s= hf+ X6* hfg=121,39 kJ/kg+0,87(2432,3 kJ/kg) entonces; h6s=2240,18 kJ/kg

=0,85 3678,9kJkg

2240,18kJkg

=1222,90kJ/Kg

Punto 4: Vapor sobrecalentado

P4= 4 MPa T4= 500C

Por tabla

h4=3446,0 kJ/kg S4=7,0922 kJ/kgK

Punto 3: Lquido comprimido

P3= 7,5 MPa T3= 20C

Por tabla (con interpolacin)

h3= 90,945kJ/kg S3= 0,29485kJ/kgK

q entrada=h4- h3 q entrada=3446,0 kJ/kg-90,945 kJ/kg=3355,055 kJ/kg

Wneto= Wturbina, salida-Wbomba, entrada Wneto=1222,90

9,67

=1213,23kJ/kg

trmico= Wneto/q entrada trmico=1213,23kJ/kg/3355,055 kJ/kg =0,3616 X 100= 36,16%Potencia Neta ()

= Wneto * = 1213,23kJ/kg*20 kg/s=24264,6 kW