Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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CICLOS DE POTENCIA DE VAPOR
10-61 Abajo se muestra un ciclo ideal de vapor Rankine
modificado con dos calentadores cerrados de agua de alimentación.
El ciclo de potencia recibe 50 kg/s de vapor a la
entrada de alta presión de la turbina. Los estados de salida del
calentador de agua de alimentación, para el agua de alimentación
de la caldera y el vapor condensado, son los estados
ideales que normalmente se suponen. La fracción de la masa
que entra a la turbina de alta presión en el estado 5 que se
extrae para el calentador de agua de alimentación que opera
a 1 400 kPa es y = 0.1153. Use los datos de las tablas que se
dan en seguida para
a) Trazar el diagrama T-s para el ciclo ideal.
b) Determinar la fracción de la masa, z, que se extrae para el
calentador cerrado de agua de alimentación que opera a la
presión de extracción de 245 kPa.
c) Calcular el flujo necesario de agua de enfriamiento, en
kg/s, para mantener la elevación de temperatura del agua de
enfriamiento en el condensador en 10 °C. Suponga c p = 4.18
kJ/kg · K para el agua de enfriamiento.
d) Determinar la producción neta de potencia y la eficiencia
térmica de la planta.
Estados del proceso y datos seleccionados
Estado P, kPa T, °C h, kJ/kg s, kJ/kg K
1 20
2 5 000
3 5 000
4 5 000
5 5 000 700 3 900 7.512
6 1 400 3 406 7.512
7 245 2 918 7.512
8 20 2 477 7.512
Datos de saturación
P, kPa v f , m 3 /kg h f , kJ/kg s g , kJ/kg
20 0.00102 251 7.907
245
533
7.060
1 400
5 000 0.00129
830
1 154
6.468
5.973
5
Turbina
.
W turb
K
Análisis de ciclos de potencia de vapor
con base en la segunda ley
10-62C ¿Cómo se puede mejorar la eficiencia según segunda
ley de un ciclo Rankine ideal simple?
10-63E Calcule la destrucción de exergía en cada uno de
los componentes del ciclo Rankine ideal simple del problema
10-17E cuando el calor se rechaza a un lago a 40 °F, y el
calor lo suministra un depósito de energía a 1.500 °F.
10-64 Determine la destrucción de exergía correspondiente
al proceso de rechazo de calor en el problema 10-21. Suponga
una temperatura de fuente de 1 500 K y una temperatura de
sumidero de 290 K. También determine la exergía del vapor a
la salida de la caldera. Considere P 0 = 100 kPa.
10-65 ¿Cuál componente del ciclo Rankine ideal con recalentamiento
del problema 10-33 ofrece la mejor oportunidad
para recuperar el potencial perdido de potencia? El sumidero
está a 10 °C, y la fuente está a 600 °C.
10-66 Determine la destrucción de exergía asociada con
cada uno de los procesos para el ciclo Rankine con recalentamiento
que se describe en el problema 10-35. Suponga una
temperatura de fuente de 1.500 K y una temperatura de sumidero
de 295 K.
10-67 Reconsidere el problema 10-66. Usando software
EES (u otro), resuelva este problema mediante
la herramienta de ingreso de datos de ventana de EES.
Incluya los efectos de las eficiencias de turbina y bomba para
evaluar las irreversibilidades asociadas con cada uno de los
procesos. Grafique el ciclo en un diagrama T-s con respecto a
las líneas de saturación. Explique los resultados de sus estudios
paramétricos.
10-68E ¿Cuál componente del ciclo Rankine ideal regenerativo
del problema 10-49E pierde la mayor cantidad de
potencial de trabajo? Este ciclo rechaza calor a un río cuya
temperatura es 60 °F, y la fuente está a 800 °F.
10-69 En la figura P10-69 se da el esquema de una planta
geotérmica con una sola cámara de vaporización instantánea.
Separador
3
Turbina
de vapor
4
4
Caldera
.
Q ent
y
6 7
3
9 11
z
Condensador
Trampa de vapor 10 Trampa de vapor 12
2
8
1
.
W bomba
Entrada de
agua de
enfriamiento
Salida de
agua de
enfriamiento
2
1
Pozo de
producción
6
Cámara de
vaporización
instantánea
Condensador
5
Pozo de
reinyección
FIGURA P10-61
FIGURA P10-69