Ciclo Rankine Ejercicio

ALUMNO: DAVID ANTONIO DE LA CRUZ BONIFACIO (Correo: daviddelacruz2!"#$%ail&co% ' FACULTAD: IN& AMBIENTAL ) RR&NN& *ROFE+OR: DR& ,UO C,IRINO+ CICLO: 2-./0V

EJERCICIO: En un ciclo Rankine con sobrecalentamiento y recalentamiento se utiliza vapor de agua como fluido de trabajo. El vapor entra en la primera etapa de la turbina a !" #$a! %" &C y se e'pande (asta "!) #$a. Este Este se recalienta recalienta entonces entonces (asta (asta %%" &C antes de de entrar en la la segunda segunda etapa de de la *urbina! donde se e'pande (asta la presi+n del condensador de "!"" #$a. ,a potencia neta obtenida es -"" #. /eterm0nese: 1a2 El rendimiento t3rmico del ciclo. 1b2 El flujo m4sico de vapor! en kg5(. 1c2 El flujo de calor Qs cedido por el vapor en el condensador! en #.

 Estado -: Empezando con la entrada a la primera etapa de la turbina: $-6 ." #$a *-6 %"8C

/e *ablas:

( -6 77%.% kJ5kg 9 -6 .; kJ5kg.<

 Estado =: $ =6 ".)#$a y 9=6 9-6 .; kJ5kg.ue la e'pansi+n es isoentr+pica en la primera etapa de la turbina: /e *ablas: *ablas:

9f =6 -.??== kJ5kg.< 9g=6 .)" kJ5kg.<

9e determina el t0tulo del estado = es:

 X 2=

S 2− Sf  2 6.6586 −1.9922 = = 0.9895 Sg 2− Sf  2 6.708− 1.9922

,a entalp0a espec0fica es: (=6 (f @ A=.(fg 6 ?).== @ 1".??;2=".76 =)%-. kJ5kg

 Estado 7: es vapor sobrecalentado $ 76 ".) #$a y * 76 %%"8C /e *ablas:

( 76 77;7.7 kJ5kg 976 ).);)- kJ5kg.<

 Estado %: $ %6 "."" #$a y 9 %6976 ).);)-kJ5kg.ue la e'pansi+n es isoentr+pica en la segunda etapa de la turbina: /e *ablas:

9f %6 ".;?= kJ5kg.< 9g%6 .==) kJ5kg.<

9e determina el t0tulo del estado % es:  X 4 =

S 4 −Sf  4 7.7571 −0.5926 = =0.9382 Sg 4 −Sf  4 8.2287 −0.5926

,a entalp0a espec0fica es: (%6 (f @ A%.(fg 6 -)7. @ 1".?7=2=%"7.-6 =%=.; kJ5kg

 Estado ;: es l0>uido saturado $ ;6 "."" #$a! por lo >ue ( ;6 -)7. kJ5kg  Estado : finalmente el estado a la salida de la bomba! ( 6 --.?% kJ5kg B

,a potencia neta desarrollada por el ciclo es:

Ẇciclo 1 Ẇ. 3 Ẇ2 0 Ẇ4 /e donde: *RDIF -: *RDIF =: DO#DF:

Ẇt-6 ṁ 1( - G (=2 Ẇt=6 ṁ 1( 7 G (%2 Ẇb6 ṁ 1(  G (;2

El calor transferido al fluido de trabajo al pasar por la calderaBsobrecalentador y por el recalentador es: Qe ṁ

=( h −h ) +(h −h ) 1

6

3

2

a& El re5di%ie5o 6r%ico e7: n=

( h −h ) +( h −h )−( h −h ) ( h −h ) +( h −h ) 1

2

3

1

6

4

6

3

5

2

 ( 3348.4 −2741.8 ) + ( 3353.3 −2428.5 )−( 181.94− 173.88) ¿ ( 3348.4 −181.94 ) +( 3353.3−2741.8 ) ¿

/ kg

1523.3 kJ 

/ kg

3778 kJ 

= 0.403= 40.3

4& El 8lu9o %7ico de va;or 7e o4ie5e co5 la e<;re7i=5 de la ;oe5cia 5ea e5 >a?: ṁ=

¿

  Ẇ ciclo ( h1− h2 ) +( h3 −h4 ) −( h6− h5) 100 MW 

( 606.6 + 924.8− 8.06 ) kJ / kg

 x

 3600 s

h

5

x 10

3

kW  10 kg  =2.363 X   MW  h

c& El calor cedido al a$ua de re8ri$eraci=5 ;or el va;or al co5de57ar e7: Qs=ṁ ( h 3−h2 )

¿

2.363 x 10

5

kg / h ( 2428.5−173.88 ) kJ / kg =148 MW  3600 s 3 kW  x 10 h  MW