PRACTICA DIRIGIDA DE TERMODINAMICA CICLO RANKINE Dr. Gustavo Moreno Quispe 1. (Vi (Viase!a ase!a !oe !oeo" o"Un Una a plan planta ta term termoe oelé léct ctri rica ca oper opera a con con un cicl ciclo o
Rankine con sobrecalentamiento y recalentamiento utilizando como fluido de trabajo, vapor de agua. Este entra en la primera etapa de la turbina a 6 Ma y !"# $% y se e&pande 'asta 6## ka. (uego se recalienta 'asta )"# $% antes de entrar en la segunda etapa de la turbina, donde se e&pande 'asta la presi*n del condensador de +," ka. (a potencia neta obtenida es de -# M. (as turbinas y la bomba son isoentr*picas. /allar0 a. El rendim rendimiento iento térmico térmico del ciclo. ciclo. b. El fl flujo ujo m1sic m1sico o de vapor vapor 2kg3'4. 2kg3'4. c. El fluj flujo o m1s m1sico ico de agua gua de ref refrige rigera raci ci*n *n en el cond conden ensa sado dorr 2kg3'4. -. 2a 2aca caro ro vi vida dal4 l4 Un cicl ciclo o de pote potenc ncia ia rege regene nera rati tivo vo oper opera a con con un calentador abierto del agua de alimentaci*n. El vapor de agua entra en la turbina a 6 Ma y !"# $% y se e&pande 'asta 6## ka. arte del vapo vaporr es e&tr e&tra5 a5do do y envi enviad ado o al cale calent ntad ador or abie abiert rto o del del agua agua de alimentaci*n ue opera a 6## ka. El resto de vapor se e&pande en la segunda etapa de la turbina 'asta la presi*n del condensador de +," ka. (a salida del calentador es l5uido saturado a 6## ka. (as turbinas y la bomba operan reversiblemente. 7i la potencia neta del ciclo es de -# M, 'allar0 a. El rendi rendimi mient ento o térmi térmico. co. b. El flujo flujo m1sico m1sico de vapor ue ue entra en la primer primera a etapa de la turbina 2kg3'4. ). 28ur 28urand and mend mendoza4 oza4 Un ciclo Rankine con recalentamiento usa agua como fluido de trabajo. El vapor entra a la turbina de alta a )," Ma, )"# 9% y se e&pande a #,: Ma. (uego se lo recalienta a )"# 9% y se
e&pande 'asta # ka en la turbina de baja. a4 %alcule la eficiencia térmica del ciclo y la calidad del vapor ue sale de la turbina de baja. b4 ;< ué temperatura media recibe calor el fluido de trabajo= !. 2dominguez
sedamano4 Un ciclo Rankine con regeneraci*n usa
agua como fluido de trabajo. El vapor entra a la turbina 2adiab1tica4 a )," Ma, )"# 9% y sale al condensador a # ka. 7e drena vapor en dos puntos de la turbina a #,: Ma y #,- Ma para alimentar dos intercambiadores abiertos ue precalientan el suministro de agua a la caldera. El agua sale de los intercambiadores como l5uido saturado. 7e usan bombas adiab1ticas apropiadas para las presiones involucradas. %alcule la eficiencia térmica del ciclo y el trabajo neto generado por kg de vapor circulante. ".
2 juarez
navarro4
Un
ciclo
Rankine
con
regeneraci*n
y
recalentamiento usa agua como fluido de trabajo. El vapor entra a la turbina de alta a )," Ma, )"# 9% y se drena a #,: Ma para precalentar el agua suministrada a la caldera. El resto del vapor se recalienta 2a la misma presi*n de #,: Ma4 a )"# 9% y se suministra a la turbina de baja. 8e la misma, se drena vapor a #,- Ma para precalentar el agua suministrada a la caldera. (a presi*n en el condensador es de # ka y ambos intercambiadores de calor son abiertos. %alcule la eficiencia térmica del ciclo y el trabajo neto generado por kg de vapor circulante. 6.
(HERNANDEZ
PALACIOS,
ABAD
GUERRERO,
AGURT
CASTRO)
%onsidere el ciclo de potencia combinado gas>vapor ue se muestra en la figura. El ciclo de gas tiene una relaci*n de presiones de ?. El aire entra al compresor a -?# @ y a la turbina a !## @. (a eficiencia isentr*pica del compresor es :# A, y la de la turbina es :" A. El flujo m1sico de aire es de -## kg3s. (a temperatura de escape de aire 2punto ?4 es !"# @. El ciclo de vapor tiene 6 Ma y # ka como presiones de alta y de baja respectivamente. (a temperatura del vapor a la entrada de la turbina es !"# 9%, y la eficiencia isentr*pica
de la turbina de este ciclo es :+ A. %alcule0 a4 Blujo m1sico de agua b4 Eficiencia térmica del ciclo de aire c4 Eficiencia térmica del ciclo de vapor d4 Eficiencia térmica del ciclo combinado e4 otencia total entregada f4 Crafiue ambos ciclos en un mismo D>s
+. (GARCIA MECA) Una turbina de vapor funciona segn un ciclo regenerativo con dos e&tracciones. (a presi*n del calentador es de :# bares, la del condensador #.## bares y la temperatura a la ue incide el vapor en la turbina es de ""# $%. (as e&tracciones de vapor se llevan a cabo a las presiones de -! bar y - bar, para alimentar sendos calentadores de agua de alimentaci*n 2%<<4 abiertos. 7uponiendo ue la mezcla de agua de alimentaci*n y vapor calefactor sale de cada %<< abierto en el estado de l5uido saturado, ue el rendimiento relativo interno de la turbina para cada una de las tres etapas de e&pansi*n es de 6#, +# y :# por ## respectivamente y ue pueden despreciarse los trabajos reuerido en el accionamiento de cada una de las bombas, determ5nese0 a4 la cantidad de vapor ue 'a de e&traerse en cada sangr5aF b4 el trabajo
espec5fico desarrollado por la turbinaF c4 el rendimiento térmico del ciclo.
:. (CARREÑO SUNCION) %onsidere una central eléctrica de vapor ue opera en un ciclo ideal Rankine regenerativo con recalentamiento ue utiliza un calentador de agua de alimentaci*n 2%<<4 abierto y un %<< cerrado. El vapor entra a la turbina a " Ma y 6## $% y se condensa en el condensador a la presi*n de # ka.
'acia el calentador de #.) Ma, b4 el trabajo de la turbina y el trabajo total de las bombas en @K3@g de flujo total, y c4 la eficiencia térmica. .
28E
HERJ(<
RHGER<4
Un
ciclo
regenerativo
ideal
con
recalentamiento opera a las condiciones de !# bares y 6## $% a la entrada de la turbina, mientras ue el recalentamiento se efecta a + bares y "## $%. Un calentador cerrado opera a " bares, y el condensado del calentador cerrado se estrangula para enviarse 'acia el calentador abierto ue opera a ) bares. (a presi*n en el condensador es #.#6 bares. 8etermine a4 la eficiencia térmica del ciclo y b4 el gasto m1sico a través del generador de vapor para ue la potencia de la turbina sea ##### @, en @g3'. -. 2%<(G< <(G
!. 2Cs respecto de las l5neas de saturaci*n
y
determine
a4
la calidad
2o
temperatura,
si
'ay
sobrecalentamiento4 del vapor a la salida de la turbina, b4 la eficiencia térmica y c4 el flujo m1sico del vapor. ".2 %ER< RUHO4 Una planta térmica a vapor opera en un ciclo ideal con recalentamiento y regeneraci*n con un calentador abierto y un calentador cerrado. El vapor ingresa a la turbina a "# bares, ":# 9% y es condensado en el condensador a la presi*n de # @a.
vapor es e&tra5do de la turbina de alta presi*n a !# bares 'acia el calentador cerrado, y el vapor sobrante es recalentado a la misma presi*n y ":# 9%. El vapor e&tra5do es completamente condensado en el calentador cerrado y bombeado 'asta "# bares pero antes se mezcla con el agua de alimentaci*n a la misma presi*n. El vapor para el calentador abierto es e&tra5do de la turbina de baja presi*n a la presi*n de " bares. Crafiue en el diagrama D>7 y determine la eficiencia del ciclo.
6. 2%/
el
calentador
cerrado
como
l5uido
saturado,
y
a
continuaci*n se estrangula 'acia el calentador abierto. (a salida del condensador y del calentador abierto y cerrado son l5uidos saturados. (a eficiencia isoentr*pica de turbina y bombas es del :" A. (a potencia neta del ciclo es de -"# M. 2a4 Representar el diagrama D>s del ciclo. 2b4 %alcular las fracciones de vapor e&tra5do de la turbina, y y z. 2c4 %alcular el caudal de vapor ue debe circular por la caldera Pkg3sQ. 2d4 %alcular el rendimiento del ciclo PAQ.
+. 2
presi*n
m1&ima
y
otra
al
-#A
de
la
presi*n
trabajando
isentr*picamente en las dos primeras etapas, mientras ue en la ltima etapa la eficiencia es :"A. (a bomba es adiab1tica reversible. (a eficiencia de la bomba - es ::A. (a presi*n m5nima del ciclo es ," psia. 8etermine0 a4 otencia real de bombeo. b4 otencia neta real del ciclo. c4 Blujo de calor en el condensador.
d4 Blujo de calor en la caldera. e4 Eficiencia del ciclo. f4 8iagrama t>s.
?. (INFANTE SERNAQUE ) Una turbina de vapor funciona segn un ciclo regenerativo con dos e&tracciones. (a presi*n del calentador es de :# bares, la del condensador #,## bares y la temperatura a la ue incide el vapor en la turbina es de ""# 9%. (as e&tracciones de vapor se llevan a cabo a las presiones de -! y - bares respectivamente, para alimentar sendos calentadores de agua de alimentaci*n abiertos. 7uponiendo ue la mezcla de agua de alimentaci*n y vapor calefactor sale de cada calentador abierto en el estado de l5uido saturado, ue el rendimiento relativo interno de la turbina para cada una de las tres etapas de e&pansi*n es de "#, +# y :# A respectivamente y ue pueden despreciarse los trabajos reuerido en el accionamiento de cada una de las bombas, determ5nese0 a. (a calidad de vapor ue 'a de e&traerse en cada sangr5aF b. El trabajo espec5fico desarrollado por la turbinaF c. El rendimiento térmico del ciclo. -#. 2E7%JN
b4 Nalance de energ5as c4 flujo de vapor d4 eficiencia del ciclo e4 diagrama D>s del ciclo.
-.
(CARHUATOCTO RAMIREZ)Una central eléctrica de vapor opera en un
ciclo
Rankine
ideal
de recalentamiento
y
regenerativo con
un
recalentador y dos calentadores abiertos de agua de alimentaci*n. El vapor entra a la turbina de alta presi*n ! Ma y !"#9% y sale de la turbina de baja presi*n a : @a. 7e e&trae vapor de la turbina de alta a ) Ma para un calentador abierto y el resto del vapor es enviado a la caldera para recalentarse 'asta !##9%. 8e la turbina de baja presi*n se e&trae vapor a #.! Ma para el otro calentador abierto. El agua sale de ambos calentadores como liuido saturado. 8etermine a4 8iagrama esuem1tico de la planta, b4 la eficiencia termia del ciclo. c4 8iagrama D>s, d4 Blujo m1sico de vapor para generar una potencia de "M, e4 balance de energ5a.
--. 2%/U((L s.
