Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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ENTROPÍA
P 1 = 3 MPa
T 1 = 400 °C
T,°C
Turbina
de vapor
2 MW
400
3 MPa
1
Proceso real
Proceso isentrópico
FIGURA 7-50
Esquema y diagrama T-s para el ejemplo
7-14.
P 2 = 50 kPa
T 2 = 100 °C
100 50 kPa
2s
2
s 2s = s 1
s
Análisis En la figura 7-50 se muestra un esquema del sistema, así como un
diagrama T-s del proceso.
a) Las entalpías en los diversos estados son
Estado 1:
Estado 2a:
P 1 3 MPA
T 1 400 °C f
h 1 3 231.7 kJ>kg
s 1 6.9235 kJ>kg # K
1Tabla A-6 2
P 2a 50 kPa
T 2a 100 °C f h 2a 2 682.4 kJ>kg 1Tabla A-6 2
La entalpía de salida del vapor para el proceso isentrópico h 2s se determina
a partir del requerimiento de que la entropía del vapor permanezca constante
(s 2s s 1 ):
Estado 2s:
Obviamente, al final del proceso isentrópico el vapor existe como un vapor
húmedo puesto que s f s 2s s g . Por lo tanto primero se necesita calcular la
calidad en el estado 2s:
s 2s s f 6.9235 1.0912
x 2s 0.897
s fg 6.5019
y
P 2s 50 kPa
1s 2s s 1 2
S
Al sustituir estos valores de entalpía en la ecuación 7-61 la eficiencia isentrópica
de la turbina será determinada por
h T h 1 h 2a 3 231.7 2 682.4
0.667 o 66.7%
h 1 h 2s 3 231.7 2 407.9
b) El flujo másico de vapor a través de la turbina es determinado a partir del
balance de energía para los sistemas de flujo estacionario:
E # entrada E # salida
s f 1.0912 kJ>kg # K
s g 7.5931 kJ >kg # K
1Tabla A-5 2
h 2s h f x 2s h fg 340.54 0.897 12 304.72 2 407.9 kJ>kg
m # h 1 W # a,salida m # h 2a
W # a,salida m # 1h 1 h 2a 2
1 000 kJ>s
2 MW a
1 MW b m# 13 231.7 2 682.42 kJ>kg
m # 3.64 kg/s