Termodinamica

EJERCICIOS AYUDANTÍA 7 y 9 Noviembre 2012
Profesor: Alberto Ramírez/ Ayudantes: Roberto López – Diego Jacome – Ma. Isabel Perez

1. Por un ciclo Rankine de una unidad de potencia de vapor de aguaque circula con un
flujo másico de 23740 kg/h. El agua entra a la caldera a 100 bar a sale del condensador a
0,1 bar y 45° C. El flujo másico del agua de refrigeración en el condensador es igual a1,31 ⋅ 10 6 kg/h, donde aumenta su temperatura en 8,5° C. Determine a) la entropía y
entalpía a la salida de la turbina, b) la entalpía a la entrada de la turbina, c) el calor
comunicado a lacaldera, en kJ/kg, d) el rendimiento térmico y e) la potencia que sale de la
turbina, en kW.

Estado 1:

Bomba:

P1 = 0,1bar
T1 = 45°C

TSat = 45,81°C
Líq. Comprimido 
→
≈ Líq.Saturado

→

h1 = 188,45 kJ kg
s1 = 0,6387 kJ kg K
v1 = 1,0099 ⋅ 10 −3 m 3 / kg

0 = wB + h1 − h2
wB = h2 − h1 = (P2 − P1 ) ⋅ v1
J
m 3 1kJ
wB = (100 − 0,1) ⋅ 10 3 ⋅ 0,0008196
⋅
kg 10 3 J
m

 → wB= 10,979


kJ
kg

h2 = wB + h1 = 10,979 + 188,45

 → h2 = 199,43


kJ
kg

5

&
&
Condensador: 0 = m ⋅ (h4 − h1 ) + m A ⋅ (he − hs ) A
&
&
0 = m ⋅ (h4 − h1 ) + m A ⋅ C P (Te −Ts ) A
h4 =

&
m A ⋅ C P (Ts − Te ) A
1,31 ⋅ 10 6 ⋅ 4,18 ⋅ (8,5)
+ h1 =
+ 188,45
&
m
23740

Estado 4:

P4 = 0,1bar
h4 = 2149,04


→

h f = 191,83

s f = 0,6493

hg = 2584,7 sg = 8,1502

 → h4 = 2149,04


→


kJ
kg

Mezcla L − V
x (calidad )

x=

h4 − h f
hg − h f

=

2149,04 − 191,83
= 0,818
2584,7 − 191,83

 → s 4 = 6,785


s 4 = x ⋅ sg + (1 − x ) ⋅ s f = 0,818 ⋅ 8,1502 + (1 − 0,818) ⋅ 0,6493

Estado 3:

Caldera:

P3 = 100 bar
s3 = s 4 = 6,785


→

s3 > s g (5,6141)
Vap. Sobrecalentado

q H = h3 − h2 = (3500,9 −199,4 )

kJ
kg

 → h3 ≈ 3500,9


kJ
kg

→


q H = 3301,5

→


&
WT = 8914,8kW

Turbina:

kJ
23740
&
&
WT = m ⋅ (h3 − h4 ) =
⋅ (3500,9 − 2149,04 )
kg
3600

&...