Problemas De Turbinas De Vapor

PROBLEMAS
DE
TURBINAS DE VAPOR

Pedro Fernández Díez
http://libros.redsauce.net/

Problemas TV.-1

1.- Una turbina de 2500 CV de potencia, funciona con un salto adiabático de 160 Kcal/kg, siendo el conjunto de
las pérdidas térmicas de 60 Kcal/kg, y el rendimiento mecánico del 0,9.
Determinar el consumo de vapor por hora y por CV/hora._________________________________________________________________________________________
RESOLUCIÓN

Δ i int = Tint = Δi ad - Pérdidas térmicas = 160 - 60 = 100 K cal/kg
T = Tind η mec = 100 x 0,9 = 90 Kcal/ kg ⇒ Pérdidas mecánicas = 100 - 90 = 10 Kcal / kg
Consumo de vapor por hora Ghora
Kgm
seg
Kcal = 632,3 Kcal
x 3600
x1
Como: 1 CV = 75
seg
hora
hora 427 Kgm
hora
kg
632,3 N 632,3 x 2500 ( Kcal/hora) CV
G hora T = 632,3 N ⇒G hora =
=
= 17.555,5
90
Kcal / kg
hora
T
N en (CV)
kg
632,3 N 632,3 N
632,3 x 2500
=
=
=
= 17555,5
ó también: G hora = η Δi
90
hora
T
Δi en Kcal/kg
ad
G = 632,3 Kcal /hora = 7,02 kg
Consumo de vapor por CV/hora: G CV / hora =
90
Kcal /kg
hora
T

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2.- El consumo hor ario de unaindustria química es de 18000 kg de vapor a la presión de 15 kg/cm2, y tiene una
instalación que lo produce a 20 kg/cm2 y 400ºC. E ntre la estación generadora de vapor y los aparatos de utilización, se instala una turbina de contrapr esión que tiene un rendimiento interno del 0,7 y un rendimiento mecánico del 0,95.
Determinar la potencia máxima que puede dar la turbina_________________________________________________________________________________________
RESOLUCIÓN
 v 0 = 151,1 dm 3 /kg

Punto 0: (20 kg/ cm2 ; 400º C) ⇒  i 0 = 3248 kJ /kg
 s = 7,126 kJ/kg º C
0
Punto A : ( 15 kg/cm 2 ; s A = 7,126

kJ
)
kg º C

⇒

 v A = 186 ,5 dm 3 / kg

 i A = 3148 kJ/kg

Salto adiabático: Δi ad = i 0 - i A = 3248 - 3148 = 100 kJ/kg
Salto interno: T int = Δ i ad η int = 100x

0,7 = 70 kJ/kg

Salto al freno o trabajo al freno: T = Tint η mec = 70 x 0 ,95 = 66,6 kJ/kg = 15,88 Kcal/kg
kg
632,3 Kcal /hora
Consumo de vapor por CV/hora: G CV / hora = G = 15,88 Kcal /kg = 39,78 hora
T
kg
18.000
Consumo total = G CV/ hora N = 18.000
⇒ N=
= 452,45 CV
hora
39,78
Problemas TV.-2*****************************************************************************************
3.- En una turbina de vapor de un solo escalonamiento, el estado inicial del vapor (0) viene dado por p0 = 10
kg/cm2 y un volumen específico v0 = 0,32 m3/kg, y el estado final (2) viene dado por p2 = 1,8 kg/cm2 y volumen
específico v2 = 1,4 m3/Kg. El e stado final adiabático teórico (A) viene dado por una presión de 1,80 kg/cm 2 y un
volumen específico v= 1,2 m3/kg. Elrendimiento mecánico es 0,90 y el coeficiente adiabático del vapor 1,30.
Determinar: a) El rendimiento interno de la máquina ; b) El consumo por CV/hora
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RESOLUCIÓN

a) El rendimiento interno de la máquina es
γ
1,3
Δ i ad = i 0 - i A =
(p v - p v ) =
{(10
γ-1 0 0 A A
1,3 - 1
T int = i 0 - i 2 =

γ
1,3
(pv - p v ) =
{(10
γ-1 0 0 2 2
1,3 - 1

Re ndim iento interno = η int =

x

x

4
0,32 ) - (1,8 x 1,2 )} 10 = 105,5 Kcal
427
kg

4
0 ,32 ) - (1,8 x 1,4 )} 10 = 69 Kcal
427
kg

Salto interno
69
=
= 0 ,6541 = 65 ,41 %
Salto adiabático 105 ,5

b) Consumo por CV/hora
kg
632,3 Kcal /hora
G CV / hora = G = T = ηmec Tint = 0,9 x 69 Kcal / kg = 62 ,1 Kcal / kg =
= 10,18
62,1Kcal/ kg
hora
T
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4.- Una turbina de acción de un solo escalonamiento tiene un rendimiento interno máximo y un rendimiento
mecánico de 0,90; se conocen los siguientes datos, β2 = β1 ; α1 = 22º
Coeficiente de pérdidas en la tobera: ϕ = 0,95 ; en la corona: ψ = 0,90
Diámetro de la turbina, 2,225 m; Nº de...