guia de ciclo rankine ejercicios ing isaacpdf1

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL

“FRANCISCO DE MIRANDA” COMPLEJO ACADÉMICO "EL SABINO"
AREA DE TECNOLOGÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA MECANICA
UNIDAD CURRICULAR: TERMODINÁMICA APLICADA

Ejerciciosresueltos tema II
Ciclos de potencia a vapor

Elaborado por:
Ing. Prof. Isaac Hernández

Punto Fijo, Enero 2012

2) Considere una central eléctrica de vapor que opera en un ciclo Rankine ideal simpley que tiene
una salida de neta de potencia de 45 MW. El vapor entra a la turbina a 7 MPa y 500 °C, y se enfría
en el condensador a una presión de 10 kPa mediante el agua de enfriamiento proveniente deun
lago y que circula por los tubos del condensador a una tasa de 2000 kg/s. Muestre el ciclo en un
diagrama T-s respecto de las líneas de saturación y determine a) la eficiencia térmica del ciclo,b) el
flujo másico del vapor y c) el aumento de temperatura del agua de enfriamiento.

Solución: un diagrama T-s del problema se muestra en la figura 29

Este problema se soluciona tomando como volumende control cada uno de los equipos del ciclo, y
encontrar las variables a determinar, aplicando en ellos, la primera ley de la conservación de la
masa, luego la primera ley de la conservación de laenergía, y después la segunda ley de la
termodinámica (si es necesario). El inciso c) se determina realizando un análisis de primera ley a un
volumen de control alrededor del condensador. Por lo tanto,se tiene:

a) La eficiencia térmica.
Volumen de control: Turbina.
Estado a la entrada: P3, T3 conocidas; estado fijo.
Estado a la salida: P4 conocida.
Análisis:

Primera ley:

Segunda ley:Propiedades de los puntos:
(Tabla Cengel) → h3=3410,5 kJ/kg, s3=6.798kJ/kgK,
s3=s4=6,798kJ/kgK → 6,798=0,6493+x47,5009
x4=0,8197 → h4=191,83+0,8197(2392,8)
h4=2153,2 kJ/kg

a) La eficiencia térmica delciclo.
Volumen de control: bomba.
Estado a la entrada: P1 conocida, líquido saturado; estado fijo.
Estado a la salida: P2 conocida.
Análisis:
Primera ley:

Segunda ley:

Porque

Propiedades de los...