Parcial de termodinamica

1. (30%) Múltiples dispositivos. Análisis de ciclos.
 
Los siguientes datos fueron tomados de una planta de potencia a partir de vapor. El estado 6 tiene una calidad del 92% y una velocidad de 200m/s. La tasa de flujo de vapor es de 25 kg/s y la bomba tiene un requerimiento de potencia de 300 kW. Los diámetros de la tubería son de 200 mm para la tubería que se encuentra entre el generador devapor (Steam generator) y la turbina (turbine), y 75 mm para la tubería entre el condensador (condenser) y el economizador (economizer). Determine:
a)       La velocidad en el punto 5.
A5 =(π/4)(0.2)2 = 0.031 42 m2
V5 = m.v5/A5 = 25 × 0.061 63 / 0.031 42 = 49 m/s
b)       La potencia de salida de la turbina.
h6 = 191.83 + 0.92 × 2392.8 = 2393.2 kJ/kg
wT = h5 - h6 + 12 ( V25 - V26 )
= 3404 -2393.2 + (492 - 2002 )/(2 × 1000) = 992 kJ/kg
W.T = m.wT = 25 × 992 = 24 800 kW
c) Eficiencia del ciclo
n=Wneto/Qentra=(24800 – 300) kW/(25 kg/s * (h3-h2)+ 25 kg/s * (h4-h3))=(24800 – 300) kW/(25kg/s * (h4-h2))=0,3032 = 30,32%
 
 
 
 
 
 
1. (20%) Turbinas.
 La cogeneración, es usualmente implementada donde el suministro de vapor es requerido para procesos de energía industriales.Asuma que un suministro de 5 kg/s de  vapor a 0.5 MPa es requerido. En lugar de utilizar una bomba, se utiliza el esquema mostrado en la figura a continuación. Determine la potencia que genera laturbina bajo este esquema.
B. De Masa:  m.1 = m.2 + m.3
B. De Energia: Q + m.1h1 = m.2h2 + m.3h3 + W.T
Estado  1: 20 kg/s at 10 MPa, 500°C
Estado  2: 5 kg/s, 0.5 MPa, 155°C,
Estado 3: 20 kPa, x = 0.9 h1 = 3373.7,
 h2 = 2755.9 kJ/kg,
 h3 = 251.4 + 0.9 × 2358.3
= 2373.9 kJ/kg
W.T = 20 × 3373.7 − 5 × 2755.9 − 15 × 2373.9 = 18.084 MW
 
 
 
1. (20%) Estado Transitorio
Un tanque de 200litros contiene agua a 100 kPa con una calidad de 1%. Calor es transferido hacia el agua aumentando la presión y temperatura del recipiente. A una presión de 2 MPa una válvula de seguridad se abre y...