Tarea 2 Curso: Termodinámica MÓDULO 4 INSTRUCCIONES: En el siguiente esquema, se muestra un diagrama de flujo de un ciclo regenerativo rankine (que se estudiará posteriormente). Veamos el diagrama de flujo y podremos notar que están representadas las unidades de proceso y los flujos que llegan y salen de cada unidad (el flujo del vapor que ingresa a la turbina es de 1 kg/hr.).
REFERENCIAS: Material
extraído de: https://termoaplicadaunefm.files.wordpress.com/2009/02/tema-1-ciclo-de-vapor.pdf
En la tabla que se presenta a continuación, se representan las condiciones termodinámicas en cada punto del proceso. Usted deberá, en primer lugar, usando sus tablas o aplicativos termodinámicos, hallar las entalpías en cada punto de flujo.
Punto 1 2 3 4 5 6 7
Ubicación Salida del condensador y Entrada a la bomba 1 Salida de la bomba 1 y entrada al pre calentador abierto Salida del pre calentador y Entrada a la bomba 2 Salida de la bomba 2 y Entrada a la caldera Salida de la caldera y Entrada a la turbina Extracción de vapor en La turbina Salida de la turbina y Entrada al condensador
Condiciones
Entalpía
10 kPa
191.83 kJ/kg
1.2 MPa, 46.10 °C
193.03 kJ/kg
1.2 MPa
798.65 kJ/kg
15 MPa, 191.52 °C
814.37 kJ/kg
15 MPa, 600 °C
3582.3 kJ/kg
1.2 MPa, 218.3 °C
2859.5 kJ/kg
10 kPa, x = 0.804
2115.6 kJ/kg
Estado Líquido saturado Líquido comprimido Líquido saturado Líquido comprimido Vapor sobrecalentado Vapor sobrecalentado Mezcla
1
PREGUNTA 1.- ¿Cuál es el flujo de vapor de extracción en kg/hr, que se debe tomar de la turbina para llevar vapor al calentador abierto (sistema abierto)? a) 0.2266
b) 0.622
c) 0.6323
d) 0.2363
e) Ninguna
PREGUNTA 2.- ¿Cuál es la potencia de Trabajo de entrada de la bomba 1 y la bomba 2 en kJ/hr? (Sistemas abiertos) b) 23.54
b) 22.27
c) 27.22
d) 25.34
e) Ninguna
PREGUNTA 3.- ¿Cuál es la potencia de trabajo total de la turbina en kJ/hr? (Sistema abierto) c)
1280
b) 1380
c) 1300
d) 1290
e) Ninguna
PREGUNTA 4.- ¿Cuál es el ritmo de calor aportado por la caldera en kJ/hr? (Sistema abierto) d) 2800
b) 2672.5
c) 2700
d) 2762.5
e) Ninguna
MÓDULO 5 Aplicando las ecuaciones que vimos en el módulo 5 para los procesos (a) isotérmico, (b) isobárico, (c) isocórico y (d) adiabático según sea el caso, desarrollar la solución de los siguientes ejercicios. Desarrolle sus ejercicios siguiendo una secuencia lógica que son: (a) Solución, (b) suposiciones, (c) Análisis, (d) Comentario. Se recomienda homogenizar sus unidades antes de reemplazar los datos en la expresión que utilice.
EJERCICIO 5 Se tiene una expansión isotérmica y reversible de 5 mol de oxígeno (O2) desde 1010 kPa hasta 200 kPa a temperatura constante de 30oC. ¿Calcular el tra bajo efectuado en dicho proceso?
EJERCICIO 6 Un mol del gas nitrógeno, a temperatura de 40oC y presión 100 kPa, se comprime adiabáticamente hasta ocupar un volumen de 2 litros. Calcular: (a) ¿Cuál será la presión final? (b) ¿Cuál será la temperatura final? (c) ¿Cuánto será el trabajo?
EJERCICIO 07 Se expande adiabáticamente 1 litro de oxígeno de 35oC y 1000 kPa hasta ocupar un volumen de 12 litros. ¿Calcular la presión final?
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MÓDULO 6 Aplicando las ecuaciones que vimos en el módulo 06 para calcular el (a) Trabajo en el ciclo, (b) Temperatura del sumidero de alta y temperatura para el sumidero de baja, (c) Calor del sumidero de alta y calor para el sumidero de baja, según sea el caso, desarrollar la solución de los siguientes ejercicios. Desarrolle sus ejercicios siguiendo una secuencia lógica que son: (a) Solución, (b) suposicio nes, (c) Análisis, (d) Comentario. Te recomiendo que homogenices sus unidades antes de reemplazar los datos en la expresión que utilices.
EJERCICIO 08 ¿Determine la máxima temperatura ideal que puede tener el sumidero con que trabaja una máquina térmica reversible que tiene una fuente a 800oC y que trabaja con una eficiencia del 40%? EJERCICIO 09 Una máquina refrigeradora reversible extrae calor de un recinto a 250 K y de otro a 300 K descargando el calor total de alta QA. El calor extraído del recinto a 250 K es 400kW y la potencia consumida por la máquina para extraer el calor de cada recinto es de 400 kW. ¿Determine el valor del calor de alta QA?
EJERCICIO 10 Una máquina térmica ideal funciona según un ciclo de Carnot empleando aire caliente, el cual se toma a una presión inicial de 7 atm con la temperatura de 127oC. El volumen inicial el aire es de 2 x 10-3 m3. Después de la primera expansión isotérmica el aire ocupa un vo lumen de 5 dm3 y después de la expansión adiabática el volumen de 8 dm3. Preguntas: a) ¿Cómo será el dibujo en sistema coordenado presión-volumen? b) ¿Calcular el trabajo correspondiente a cada rama del ciclo? c) ¿Cuál será el trabajo total realizado en el ciclo? d) ¿Calcular el rendimiento del ciclo? e) ¿Cuánta es la cantidad de calor que toma de la fuente caliente? f) ¿Qué cantidad de calor cede a la fuente fría?
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