Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CICLOS DE POTENCIA DE VAPOR
tálpico, al separador donde se separa el vapor resultante del
líquido y se conduce a la turbina. El vapor sale de la turbina
a 10 kPa con un contenido de humedad de 10 por ciento, y
entra al condensador donde se condensa y se conduce a un
pozo de reinyección al suelo, junto con el líquido que viene
del separador. Determine a) el flujo másico del vapor a través
de la turbina, b) la eficiencia isentrópica de la turbina, c) la
producción de potencia por la turbina y d) la eficiencia térmica
de la planta (la relación de la producción de trabajo por
la turbina a la energía del fluido geotérmico relativa a las condiciones
ambientales estándar).
Respuestas: a) 38.2 kg/s, b) 0.686, c) 15.4 MW, d) 7.6 por
ciento
Cámara de
vaporización
instantánea
2
1
Pozo de
producción
Separador
6
10-28 Reconsidere el problema 10-27. Ahora se propone que
el agua líquida que sale del separador se conduzca a través de
otra cámara de vaporización instantánea que se mantiene a 150
kPa, y que el vapor que se produce se conduzca a una etapa de
la misma turbina de presión baja. Ambos flujos de vapor salen
de la turbina en el mismo estado de 10 kPa y 90 por ciento de
calidad. Determine a) la temperatura del vapor a la salida de la
segunda cámara de vaporización instantánea, b) la potencia que
produce la etapa de la turbina de presión baja y c) la eficiencia
térmica de la planta.
Cámara de
vaporización
instantánea
2
1
Pozo de
producción
Separador
I
3
FIGURA P10-27
6 7
Cámara de
vaporización
instantánea
3
Condensador
8
Separador
II
FIGURA P10-28
Condensador
9
Turbina
de vapor
4
5
Pozo de
reinyección
Turbina
de vapor
4
5
Pozo de
reinyección
10-29 Reconsidere el problema 10-27. Ahora se propone que
el agua líquida que viene del separador se use como fuente de
calor en un ciclo binario con isobutano como fluido de trabajo.
El agua líquida geotérmica sale del intercambiador de calor a
90 °C mientras que el isobutano entra a la turbina a 3.25 MPa
y 145 °C y sale a 80 °C y 400 kPa. El isobutano se condensa
en un condensador enfriado por aire y luego se bombea a la
presión del intercambiador de calor. Suponiendo una eficiencia
isentrópica de 90 por ciento para la bomba, determine a)
el flujo másico del isobutano en el ciclo binario, b) la producción
neta de potencia tanto por la sección donde se tiene
vaporización instantánea de agua geotérmica como por la sección
binaria de la planta y c) la eficiencia térmica del ciclo
binario y la planta combinada. Las propiedades del isobutano
se pueden obtener de EES. Respuestas: a) 105.5 kg/s, b) 15.4
MW, 6.14 MW, c) 12.2 por ciento, 10.6 por ciento
2
Pozo de
producción
Separador
6
3
Turbina de
isobutano
Cámara de
vaporización
instantánea
Intercambiador
de calor
1
8
Turbina
de vapor de
agua
4
7
9
Condensador
enfriado por aire
Ciclo
binario
11
FIGURA P10-29
El ciclo Rankine con recalentamiento
Condensador
Bomba
5
10
Pozo de
reinyección
10-30C ¿Cómo cambian las siguientes cantidades cuando un
ciclo Rankine simple ideal se modifica con recalentamiento?
Suponga que el flujo másico se mantiene igual.
Consumo de tra ba jo por a) au men ta, b) dis mi nu ye,
la bom ba:
c) queda igual
Producción de tra ba jo por a) au men ta, b) dis mi nu ye,
la tur bi na:
c) queda igual
Su mi nis tro de ca lor: a) au men ta, b) dis mi nu ye,
c) queda igual
Calor rechazado: a) au men ta, b) dis mi nu ye,
c) queda igual
Con te ni do de hu me dad a a) au men ta, b) dis mi nu ye,
la sa li da de la tur bi na: c) queda igual
10-31C ¿Hay una presión óptima para recalentar el vapor de
agua en un ciclo Rankine? Explique.