Termodinamica

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL

“FRANCISCO DE MIRANDA” COMPLEJO ACADÉMICO "EL SABINO" AREA DE TECNOLOGÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA MECANICA UNIDAD CURRICULAR: TERMODINÁMICA APLICADA

Ejerciciosresueltos tema II Ciclos de potencia a vapor

Elaborado por: Ing. Prof. Isaac Hernández

Punto Fijo, Enero 2012

2) Considere una central eléctrica de vapor que opera en un ciclo Rankineideal simple y que tiene una salida de neta de potencia de 45 MW. El vapor entra a la turbina a 7 MPa y 500 °C, y se enfría en el condensador a una presión de 10 kPa mediante el agua de enfriamientoproveniente de un lago y que circula por los tubos del condensador a una tasa de 2000 kg/s. Muestre el ciclo en un diagrama T-s respecto de las líneas de saturación y determine a) la eficiencia térmicadel ciclo, b) el flujo másico del vapor y c) el aumento de temperatura del agua de enfriamiento.

Solución: un diagrama T-s del problema se muestra en la figura 29

Este problema se solucionatomando como volumen de control cada uno de los equipos del ciclo, y encontrar las variables a determinar, aplicando en ellos, la primera ley de la conservación de la masa, luego la primera ley de laconservación de la energía, y después la segunda ley de la termodinámica (si es necesario). El inciso c) se determina realizando un análisis de primera ley a un volumen de control alrededor del condensador.Por lo tanto, se tiene:

a) La eficiencia térmica. Volumen de control: Turbina. Estado a la entrada: P3, T3 conocidas; estado fijo. Estado a la salida: P4 conocida. Análisis:

Primera ley:Segunda ley:

Propiedades de los puntos: (Tabla Cengel) → h3=3410,5 kJ/kg, s3=6.798kJ/kgK, s3=s4=6,798kJ/kgK → 6,798=0,6493+x47,5009 x4=0,8197 → h4=191,83+0,8197(2392,8) h4=2153,2 kJ/kg

a) Laeficiencia térmica del ciclo. Volumen de control: bomba. Estado a la entrada: P1 conocida, líquido saturado; estado fijo. Estado a la salida: P2 conocida. Análisis: Primera ley:

Segunda ley:

Porque...