5.108. En la fgura ura P5.1 P5.106 06 se mues uestra un diag iagram rama de ujo ujo algo lgo simplifcado de una planta de energía nuclear. En la tabla que se incluye en seguida aparecen los ujos msicos y los di!ersos estados en el ciclo. El ciclo incluye !arios calentadores en los cuales se transfere calor del !apor que se saca de la turbina a cierta presi"n intermedia# al agua líquida que se bombea del condensador en su trayecto $acia el tambor de !apor. El cambiador de calor en el reactor suministra 15% &' y se puede suponer que no $ay trans(erencia de calor en las turbinas.
a) *etermine la temperatura del agua que sale del calentador de presi"n intermedia# +1,# suponiendo que no $ay trans(erencia de calor al entorno. 12
13
11
-/E+*2 *E P2E34 4+E2&E*4
alance de masa7 15
14
m ´ 15+ m ´ 11 + m ´ 12 =m ´ 13 + m ´ 14
alance de energía7 ´ +m ´ 15 h15 + ´ ´ 13 h13 + ´ Q m11 h11+ ´m12 h12=m m14 h 14
*atos7 m ´ 11=75,6 Kg / s
h11=?
m ´ 12=8.064 Kg / s
h12=2517 K J / Kg
´ 13=75,6 Kg / s m
h13=?
m ´ 14=?
h14=349 KJ / / Kg
m ´ 15=4,662 Kg / s
h15=584 KJ / Kg
h11 : 380 KPa , 68 ° C → @ 68 ° C Psat =0,2859 ¯ ¿
P11=3,8 → LiquidoComp Comprimi rimido do ¯ P11> Psat → Liquido h11=h f @ 68 ° C =284,61 KJ / Kg m ´ 14 : m ´ 14=m ´ 15+ m ´ 11 + m ´ 12− m ´ 13 m ´ 14=12,726 Kg / s
h13=
´ 15 h15 + m ´ 11 h11+ m ´ 12 h12−m ´ 14 h14 m ´ 13 m
´ 14=( 4,662 + 75,6 + 8,064 −75,6 ) Kg / s m
h13=
( 4.662 Kg / s ) ( 584 KJ / Kg ) +( 75,6 Kg / s ) ( 284.61 KJ / Kg ) +( 8,064 Kg / s ) ( 2517 KJ / Kg )−( 12,726 Kg / s ) ( 349 KJ / K 75,6 Kg / s
h13=530,355
Kj → T 13=T @ 3,3 y ¯ h =530,355 KJ / Kg Kg
@ 3,3 → ¯ hf =575,52 KJ / Kg
Como
h g=2729,7 KJ / K g
h < h f → Liquido Liquido Comprimi Comprimido do
En tabla 1, buscar h f =530,355
h
Kj , T = ? Kg sat
Kj Kg
T(˚C)
)
196 +1, 19%
529,24 530,355 533,51 530,355 −529,24 533,51 −529,24
=
T 13− 126 127− 126
→ T 13=126,26 ° C
b) *etermine el trabajo de la bomba entre los estados 1, y 16. Bomba
alance de masa7 m ´ 13=m ´ 16=m ´
alance de energía7 ´ +m ´ +m ´ 13 h13=W ´ 16 h16 Q B
m ´ 13=m ´ 16=75,6 Kg / s =m ´
16
13
h13=530,355 KJ / Kg→ Kg → h16 =565 KJ / Kg ´ =¿ W B
m ´ ( h13−h16 ) =75,6 Kg / s ( 530,355 −565 ) KJ / Kg =−2619,162 KW
5.10:. -onsidere la planta generador de energía que se describi" en el 5.10:. -onsidere ejercicio 5.108. a) *ete *eterm rmin ine e la pote potenc ncia ia qu que e el agua agua de en(r en(ria iami mien ento to elim elimin ina a en el condensador no mostrado).
alance de masa7
5
m ´ 5+ m ´ 10 =m ´6
Condensador 6 33 oC
alance de energía7
10 34 oC
m ´ 5=55,39 Kg / s m ´ 10 =? m ´ 6=75,6 Kg / s
´ Q m5 h5 + ´ m 10 h10 = ´m6 h6 cod + ´
m ´ 10=m´ 6−m´ 5
m ´ 10=( 75,6 −55,39 ) !g / s m ´ 10=20,21 Kg / s
h5= 2279 KJ / / Kg h10 : @ 34 ℃ , Psat = 0,05324 "ars P10=0,35 → LiquidoComp Comprimi rimido do ¯ P10 > Psat → Liquido h10=h f @ 34 ℃ → h10=142,50 KJ / Kg h6 : @ 33 ℃ , Psat = 0,05034 ¯ ¿ P6=0,07 → LiquidoComp Comprimi rimido do ¯ P6 > Psat → Liquido
h6 =hf @ 33 ℃ → h6 =138,33 KJ / Kg ´ ´ 6 h6 −m ´ 5 h 5− m ´ 10 h10 Q cod = m ´ Q / Kg ) −( 55,39 Kg / s ) ( 2279 KJ / Kg )−( 20,21 Kg / s ) ( 142,50 KJ / Kg ) cod = ( 75,6 Kg / s ) ( 138,33 KJ / ´ Q cod =−118655,987 KJ / s
b) *etermine la potencia que se le suministra a la bomba de condensado.
alance de masa7
6
m ´ 6 =m ´7 7
alance de energia7 ´ + ´ ´ ´ 7 h7 Q BC m 6 h6 =W BC + m
m ´ 6=75,6
Kg =m ´ → ´ m7 =m ´ 6= m ´ s
h6 =138,33 KJ / / Kg h7= 140 KJ / Kg ´ ´ ´ ( h6− h 7 ) → W W BC =m BC =( 75,6 Kg / s ) ( 138,38 KJ / Kg− 140 KJ / Kg )
´ W BC =−126,252 KW
c) ;3e ;3e equil equilib ibra ran n los term termino inos s de ener energi gia a para para el cale calent ntad ador or a baja baja presi"n o $ay una trans(erencia de calor que no se muestra<
alance de masa7 m ´ 7+ m ´ 8+ m ´ 9+ m ´ 14 =m ´ 11+ m ´ 10
alance de energia7
m ´ 7 h 7+ m ´ 8 h 8+ m ´ 9 h9 + m ´ 14 h14= m ´ 11 h11 + m ´ 10 h10 m ´ 7 h 7+ m ´ 8 h 8+ m ´ 9 h9 + m ´ 14 h14= (75,6 Kg / s ) ( 140 KJ / Kg ) + ( 2,772 Kg / s ) (2459 KJ / Kg ) + ( 4,662 Kg / s ) ( 558 KJ / Kg ) + ( 12,7 m ´ 11 h11 + m ´ 10 h10=( 75,6 Kg / s ) ( 284,61 KJ / Kg ) + ( 20,21 Kg / s ) ( 142,50 KJ / Kg ) =24395,016 KW
*ebido a que la di(erencia es le!e# puede considerarse que son iguales ambos lados de la ecuaci"n# es decir# no $ay una trans(erencia de calor adicional no mostrada.
