termo

TERMODINAMICA (TALLER EXERGÍA)
ING. CARLOS RODRIGO CORREA CELY
CARLOS JULIAN BARON LOPEZ
2114609
JUAN CARLOS RODRIGUEZ MATAMOROS
2114608
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
ESCUELA DE INGENIERIA ELECTRICA ELECTRONICA Y DE TELECOMUNICACIONES
BUCARAMANGA (SANTANDER)
12 DE SEPTIEMBRE DEL 2014
1. Entra vapor de agua a una turbina a 9 MPa, 600 °C y 60 m/s, y sale a 20 KPa y 130 m/s conuna calidad del 95%. La turbina no está correctamente aislada y se estima que pierde calor a razón de Q [kW]. La producción de potencia de la turbina es de 4,5 MW. Suponiendo que el entorno está en el estado muerto, calcule:
a) producción de potencia reversible de la turbina,
b) la exergía destruida dentro de la turbina,
c) la eficiencia de la turbina según la segunda ley de la termodinámica,Para Q = 0, Q = 220 kW, Q =300 kW, Q = 400 kW, Q = 500 kW y Q = 1000 kW.
Grafique de a) hasta c) en función de las pérdidas de calor. Analice los resultados.

Figura 1.esquema problema 1
Estado de entrada: Estado de salida: Estado muerto:
P1=9 MPa P2=20 MPa P0=100 MPaT1=600 °C x2=0.95%T0=25 °C h1=3634.1kJkg h2=2491.045kJkg h0=104.83kJkgs1=6.9605kJkg*K s2=7.55344kJkg*K s0=0.3672kJkg*K
Balance de materia:
ment=msal=mBalance de energías:
Eent-Esal=dEsis/dt=0mh1+Vel,122=mh2+Vel,222+Qsal+Wsalm=Qsal+Wsalh1-h2+12*(Vel,12-Vel,22)Sabiendo que,
Vel,12=3600m2s2=3.6 kJ/kgVel,22=16900m2s2=16.9 kJ/kg1 kW=kJ/sa) Potenciareversible de la turbina:
Wrev=mh1-h2-T0s1-s2+12*Vel,12-Vel,22b) Exergía destruida dentro de la turbina
Xreve=Wreve-WsalXreve=Wreve-4500 kWc) eficiencia de la turbina según la segunda ley de la termodinámica:
ηII=WsalWreveηII=4500 kWWreveSi
Qsal=0 kW m=4500 kJ/s3634.1kJkg-2491.045kJkg+123.6kJkg-16.9kJkg=3.9599 kg/sa)
Wrev=3.959kgs3634.1kJkg-2491.045kJkg-298 K6.9605kJkg*K-7.5534kJkg*K+123.6kJkg-16.9kJkg=5199.7 k Wb)
Xreve=5199.7 kW-4500 kW=699.7 kWc)
ηII=4500 kW5199.7 k W=0.8654 Con Q=220 kWm=220 kJ/s+4500kJ/s3634.1kJkg-2491.045kJkg+123.6kJkg-16.9kJkg=4.1534 kg/sa)
Wrev=4.153kgs3634.1kJkg-2491.045kJkg-298 K6.9605kJkg*K-7.5534kJkg*K +123.6kJkg-16.9kJkg=5453.9 k Wb)
Xreve=5453.9 kW-4500 kW=953.9kWc)
ηII=4500 kW5453.9 kW=0.8251Q=300 kWm=300 kJ/s+4500kJ/s3634.1kJkg-2491.045kJkg+123.6kJkg-16.9kJkg=4.2238 kg/sa)
Wrev=4.224kgs3634.1kJkg-2491.045kJkg-298 K6.9605kJkg*K-7.5534kJkg*K +123.6kJkg-16.9kJkg=5546.3 k Wb)
Xreve=5546.3 kW-4500 kW=1046.3 kWc)
ηII=4500 kW5546.3 k W=0.8113 Q=400 kWm=400 kJ/s+4500kJ/s3634.1kJkg-2491.045kJkg+123.6kJkg-16.9kJkg=4.3118 kg/sa)Wrev=4.312kgs3634.1kJkg-2491.045kJkg-298 K6.9605kJkg*K-7.5534kJkg*K +123.6kJkg-16.9kJkg=5661.9 k Wb)
Xreve=5661.9 k W-4500 kW=1161.9 kWc)
ηII=4500 kW5661.9 k W=0.7948Q=500 kWm=500 kJ/s+4500kJ/s3634.1kJkg-2491.045kJkg+123.6kJkg-16.9kJkg=4.3998 kg/sa)
Wrev=4.399kgs3634.1kJkg-2491.045kJkg-298 K6.9605kJkg*K-7.5534kJkg*K +123.6kJkg-16.9kJkg=5777.4 k Wb)
Xreve=5777.4 kW-4500 kW=1277.4 kWc)
ηII=4500 kW5777.4 k W=0.7789Q=1000 kWm=1000 kJ/s+4500kJ/s3634.1kJkg-2491.045kJkg+123.6kJkg-16.9kJkg=4.8398 kg/sa)
Wrev=4.839kgs3634.1kJkg-2491.045kJkg-298 K6.9605kJkg*K-7.5534kJkg*K +123.6kJkg-16.9kJkg=6355.2 k Wb)
Xreve=5777.4 k W-4500 kW=1855.2kWc)
ηII=4500 kW6355.2 k W=0.7081RESULTADOS OBTENIDOS Qsal kWm kg/sWreve kWXdest kWηII0 3.95995199.7 699.7 0.8654
220 4.1534 5453.9 953.9 0.8251
300 4.2238 5546.3 1046.3 0.8113
400 4.3118 5661.9 1161.9 0.7948
500 4.3998 5777.4 1277.4 0.7789
1000 4.8398 6355.2 1855.2 0.7081
La turbina entrega 4.5 MW de potencia útiles, sabiendo que esta máquina no se encuentra aislada correctamente. Genera pérdidas de potencia...