Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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CICLOS DE POTENCIA DE VAPOR
PROBLEMAS*
Ci clos de va por de Car not
10-1C ¿Por qué el ci clo de Car not no es un mo de lo rea lis ta
pa ra las cen tra les eléc tri cas de va por?
10-2E En la cal de ra de una má qui na de Car not de flu jo estacionario
en tra agua co mo lí qui do sa tu ra do a 250 psia y sa le
con una ca li dad de 0.95. El va por sa le de la tur bi na a una presión
de 40 psia. Mues tre el ci clo en un dia gra ma T-s res pec to
de las lí neas de sa tu ra ción y de ter mi ne a) la efi cien cia térmi
ca, b) la ca li dad al fi nal del pro ce so de re cha zo de ca lor
iso tér mi co y c) la sa li da ne ta de tra ba jo. Respuestas: a) 15.5
por ciento, b) 0.137, c) 122 Btu/lbm
10-3 Un ci clo de Car not de flu jo estacionario uti li za agua
co mo flui do de tra ba jo. El agua cam bia de lí qui do sa tu ra do
a va por sa tu ra do cuan do se le trans fie re ca lor de una fuen te a
250 °C. El re cha zo de ca lor su ce de a una pre sión de 20 kPa.
Mues tre el ci clo en un dia gra ma T-s res pec to a las lí neas de
sa tu ra ción y de ter mi ne a) la efi cien cia tér mi ca, b) la can ti dad
de ca lor re cha za do, y c) la sa li da ne ta de tra ba jo.
10-4 Re pi ta el pro ble ma 10-3 pa ra una pre sión de re cha zo
de ca lor de 10 kPa.
10-5 Con si de re un ci clo de Car not de flu jo estacionario con
agua co mo flui do de tra ba jo. Las tem pe ra tu ras má xi ma y
mí ni ma en el ci clo son 350 y 60 °C. La ca li dad del agua es
0.891 al prin ci pio del pro ce so de re cha zo de ca lor y 0.1 al
fi nal. Mues tre el ci clo en un dia gra ma T-s res pec to a las lí neas
de sa tu ra ción y de ter mi ne a) la efi cien cia tér mi ca, b) la presión
en la en tra da de la tur bi na y c) la sa li da ne ta de tra ba jo.
Respuestas: a) 0.465, b) 1.40 MPa, c) 1 623 kJ/kg
El ci clo Ran ki ne sim ple
10-6C ¿Cuá les son los cua tro pro ce sos que in te gran el ci clo
Ran ki ne ideal sim ple?
10-7C Con si de re un ci clo Ran ki ne ideal sim ple con con dicio
nes fi jas a la en tra da de la tur bi na. Cuál es el efec to que
pro vo ca re du cir la pre sión del con den sa dor en
La en tra da de tra ba jo a) au men ta, b) dis mi nu ye,
de la bom ba:
c) per ma ne ce igual
La sa li da de tra ba jo a) au men ta, b) dis mi nu ye,
de la tur bi na:
c) per ma ne ce igual
El su mi nis tro de ca lor: a) au men ta, b) dis mi nu ye,
c) per ma ne ce igual
El re cha zo de ca lor: a) au men ta, b) dis mi nu ye,
c) per ma ne ce igual
La efi cien cia del ci clo: a) au men ta, b) dis mi nu ye,
c) per ma ne ce igual
El con te ni do de hu me dad a) au men ta, b) dis mi nu ye,
a la sa li da de la tur bi na: c) per ma ne ce igual
* Los problemas marcados con “C” son preguntas de concepto y se
exhorta a los estudiantes a contestarlas todas. Los problemas marcados
con una “E” están en unidades inglesas, y quienes utilizan unidades SI
pueden ignorarlos. Los problemas con un ícono son de comprensión
y se recomienda emplear un software como EES para resolverlos.
10-8C Considere un ciclo Rankine ideal simple con temperatura
fija a la entrada de la turbina y presión fija del condensa
dor. Cuál es el efec to de au men tar la pre sión de la cal de ra en
La en tra da de tra ba jo a) au men ta, b) dis mi nu ye,
de la bom ba:
c) per ma ne ce igual
La sa li da de tra ba jo a) au men ta, b) dis mi nu ye,
de la tur bi na:
c) per ma ne ce igual
El su mi nis tro de ca lor: a) au men ta, b) dis mi nu ye,
c) per ma ne ce igual
El re cha zo de ca lor: a) au men ta, b) dis mi nu ye,
c) per ma ne ce igual
La efi cien cia del ci clo: a) au men ta, b) dis mi nu ye,
c) per ma ne ce igual
El con te ni do de hu me dad a) au men ta, b) dis mi nu ye,
a la sa li da de la tur bi na: c) per ma ne ce igual
10-9C Con si de re un ci clo Ran ki ne ideal sim ple con pre siones
de la cal de ra y el con den sa dor fi jas. Cuál es el efec to de
so bre ca len tar el va por a una tem pe ra tu ra más al ta en
La en tra da de tra ba jo a) au men ta, b) dis mi nu ye,
de la bom ba:
c) per ma ne ce igual
La sa li da de tra ba jo a) au men ta, b) dis mi nu ye,
de la tur bi na:
c) per ma ne ce igual
El su mi nis tro de ca lor: a) au men ta, b) dis mi nu ye,
c) per ma ne ce igual
El re cha zo de ca lor: a) au men ta, b) dis mi nu ye,
c) per ma ne ce igual
La efi cien cia del ci clo: a) au men ta, b) dis mi nu ye,
c) per ma ne ce igual
El con te ni do de hu me dad a) au men ta, b) dis mi nu ye,
a la sa li da de la tur bi na: c) per ma ne ce igual
10-10C ¿En qué di fie ren los ci clos rea les de ener gía de
va por de los idea li za dos?
10-11C Compare las presiones a la entrada y a la salida de
la caldera para ciclos a) real y b) ideal.
10-12C La entropía del vapor de agua aumenta en las turbinas
reales de vapor como resultado de las irreversibilidades.
En un esfuerzo por controlar el aumento de entropía, se propone
enfriar el vapor de agua en la turbina haciendo circular
agua de enfriamiento alrededor de la carcasa de la turbina. Se
alega que esto reducirá la entropía y la entalpía del vapor a la
salida de la turbina y aumentará por tanto la producción de
trabajo. ¿Cómo evaluaría usted esta propuesta?
10-13C ¿Es posible mantener una presión de 10 kPa en un
condensador que se enfría mediante agua de río que entra a
20 °C?
10-14 Un ingeniero ha propuesto usar un ciclo Rankine
ideal simple que usa refrigerante 134a para producir trabajo
con calor de un depósito de energía térmica de baja temperatura.
La caldera opera a 1.6 MPa, el condensador a 0.4 MPa,
y la entrada de la turbina a 80 °C. Determine el flujo másico