Termodinamica

Termodinamica Aplicada:

Considere un ciclo Rankine, de la caldera sale vapor a 17,5 Mpa y 550 °C y sale de la turbina a 10 kPa. Considerando que el proceso de adicion decalor se lleva a cabo a presion constante determine:
a) Trabajo neto que entega la turbina (Considerando el suministro de trabajo que le entrega a la bomba).
b) ElRendimiento termico del Ciclo.
c) Diagrama T vs S.

3
Bomba
Caldera

Turbina
Condensador
QH
QL
1
2
4

SOLUCION:
Para el Ciclo Rankine tenemos en los siguientes estados:* ESTADO 1: P1=10 kPa
De la tabla A.1.2 se tiene:
v1=0,001010 m3kg
h1=191,83 kJkg
s1=0,6493 kJkg∙K
* VOLUMEN DE CONTROL: BOMBA
Balance de Energía:
Q+ h1+ V122+ gZ1= h2+V222+ gZ2+ WP
Asumiendo que la bomba es reversible y adiabática:
Q=0
Z1= Z2
V1= V2
s2= s1
Simplificando tenemos:
h1=h2 + WP
El trabajo efectuado por unabomba es negativo, entonces:
h1=h2- WP
WP= h2- h1 ECUACIÓN 1

El trabajo de la bomba se puede obtener también:
WP= v dP= v1 P2-P1 ECUACIÓN 2
Conociendo:
v1 = 0,001010 m3kgP1=10 kPa
P2=17500 kPa
Sustituyendo valores en 2 se tiene:
WP= 0,001010 m3kg17500-10 kPa
WP=17,6649 kJkg
Sustituyendo el valor de WP en 1 y despejando h2 se tiene:
h2= h1+ WP
h2=191,83+ 17,6649 kJkg
h2=209,4949 kJkg

* VOLUMEN DE CONTROL: CALDERA
Balance de Energía:
QH+ h2+ V222+ gZ2= h3+ V322+ gZ3+ WC
Suposiciones:
Z1= Z2
V1= V2
WC=0
Simplificandotenemos:
QH+ h1= h2
QH= h3- h2 ECUACIÓN 3
En el estado 3 (Salida de la Caldera) tenemos:
Vapor Sobrecalentado
T3= 550 ℃
P3=17,5 MPa


h3=3421,4kJkg

De la tabla A.1.3tenemos:


Sustituyendo valores en 3 se tiene:
QH= 3421,4- 209,4949 kJkg
QH=3211,9051kJkg
* VOLUMEN DE CONTROL: TURBINA
Asumiendo que la Turbina es reversible,...