Guia ejercicios centrales termicas

Centrales Térmicas a Vapor

Problema 1
A una turbina ingresan 5000 (kg/hr) de vapor sobrecalentado, a la presión de 35 (kg/cm2) y 300°C. En su única extracción se saca vapor saturado, a la presión de 7 (kg/cm2), el vapor restante escapa a 0,7 (kg/cm2) y humedad 10%, determine:
A. Los rendimientos isoentrópicos de alta y baja en la turbina. [Alta: 62,5% y Baja: 88,8%]
B. Si en laextracción sale un 20% de la masa de vapor, ¿cuál es el rendimiento global de la turbina?. [Resp.: 75%]

Problema 2
Por el calentador de mezcla salen 10000 (kg/hr), producto de una extracción (1) y el vapor restante, proveniente de un condensador (2) con las condiciones mostradas, se pide determinar la cantidad máxima de vapor de extracción en (1)
[R: 2092 (kg/hr)]


Problema 3
El generador devapor produce 10.000 (kg/hr) de vapor a una presión de 28 (kg/cm2) y una temperatura de 400°C. En la turbina se producen 2 extracciones, una hacia un serpentín secador de madera (en donde sale como líquido saturado) y otra hacia un calentador de mezcla, las que se detallan a continuación:
Hacia el Serpentín: P = 4,2 (kg/cm2) m Extracción =20% mV
Hacia el C. Mezcla: P = 2,1 (kg/cm2) mExtracción =10% mV






























Determinar:
A. Diagrama h-s
B. Potencia en el eje de la turbina (HP) [R:2524 HP]
C. Calor en el secador de madera [R:1.067x106 (Kcal/hr)]
D. Consumo de combustible [R:793 (kg/hr)]
E. Ton/hr de agua de refrigeración que debe circular por el condensador (∆T Agua = 8°C) [R:454 (ton/hr)]
F. Rendimientotérmico indicado y rendimiento total [R:33% - 19%]





Problema 4
Se tiene una turbina, y se desea evaluar cual es la mejor condición de operación de esta. Para ello se han establecido parámetros de comparación entre distintas condiciones de operación. Indique Ud. en cual situación la turbina trabaja de manera más eficiente y por que.

Parámetros Caso A Caso B
▪ Potenciaeléctrica del generador (MW) 3.35 3.38
▪ Masa vapor admisión (ton/hr) 20.3 18.8
▪ Presión vapor admisión (kg/cm2) 43.6 43.6
▪ Temperatura de admisión (°C) 389 388
▪ Masa vapor extracción (ton/hr) 4.4 3.7
▪ Presión extracción (kg/cm2) 4.5 3.8
▪ Temperatura extracción (°C) 218 208
▪ Presión absoluta condensador (kg/cm2) 0.19 0.14

Rendimientos: Mecánico = 98%Eléctrico = 96% Transmisión = 100%

[R:] El caso más eficiente es el “B”, ya que su Rendimiento ISO es el mayor y en ambos casos la humedad es aceptable (< 10%)



Problema 5
Una planta térmica cuya finalidad principal es producir energía eléctrica, utiliza una turbina a vapor con una extracción intermedia. Se registraron los siguientes datos de operación en un día y hora determinada, yotros se estimaron:

▪ Potencia eléctrica generada 3400 (kW)
▪ Rendimiento generador eléctrico 86%
▪ Rendimiento transmisión 100%
▪ Rendimiento mecánico turbina 82%
▪ Masa vapor admisión 20.600 (kg/hr)
▪ Presión vapor admisión turbina 42 (kg/cm2)ABS
▪ Temperatura vapor admisión 390°C
▪ Masa vapor de extracción 4200 (kg/hr)
▪Presión vapor de extracción 4.6 (kg/cm2)ABS
▪ Temperatura vapor extracción 215°C
▪ Vacío condensador 62 cmhg


Determinar:

A. El estado real del vapor que escapa al condensador (presión y título). Comente valor. [R: 0.18 kg/cm2
Y=0.13]
B. Los rendimientos isoentrópicos de la turbina de alta y baja presión. [R:AP=60% BP=97%]
C. Los litros por minutonecesarios de agua de enfriamiento del condensador, si el agua se calienta 8°C al
pasar por el condensador. [R: 1014, 832 (m3/hr)]
D. ¿Cuál sería el rendimiento global de la planta, si el rendimiento de caldera es de 82%? [R:18.984%]










Problema 6
Se tiene una planta térmica que trabaja con 21000 (kg/hr) de vapor, compuesta por un generador de vapor que trabaja a 140...