Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CICLOS DE POTENCIA DE VAPOR
10-120 Se puede demostrar que la eficiencia térmica de
una planta eléctrica de ciclo combinado de gas-vapor, h cc , se
puede expresar en términos de las eficiencias térmicas de los
ciclos de turbina de gas y turbina de vapor como
h cc h g h s h g h s
Pruebe que el valor de h cc es mayor que el de h g o el de h s .
Es decir, el ciclo combinado es más eficiente que cualquiera
de los dos ciclos, de turbina de gas o de turbina de vapor, por
sí solo.
10-121 Comenzando con la ecuación 10-20, demuestre que
la destrucción de exergía asociada con un ciclo Rankine simple
ideal se puede expresar como i q entrada (h tér,Carnot h tér ),
donde h tér es la eficiencia del ciclo Rankine, y h tér Carnot es la
eficiencia del ciclo de Carnot, operando entre los mismos límites
de temperatura.
Problemas para el examen de fundamentos de ingeniería
10-122 Considere un ciclo Rankine ideal simple. Si la presión
del condensador disminuye manteniendo igual el estado a
la entrada de la turbina,
a) la producción de trabajo de la turbina disminuirá
b) la cantidad de trabajo rechazado disminuirá
c) la eficiencia del ciclo disminuirá
d) el contenido de humedad a la salida de la turbina disminuirá
e) el consumo de trabajo de la bomba disminuirá
10-123 Considere un ciclo Rankine ideal simple con presiones
fijas de la caldera y del condensador. Si se sobrecalienta
el vapor a una temperatura más alta,
a) la producción de trabajo por la turbina disminuirá
b) la cantidad de calor rechazado disminuirá
c) la eficiencia del ciclo disminuirá
d) el contenido de humedad a la salida de la turbina disminuirá
e) la cantidad de entrada de calor disminuirá
10-124 Considere un ciclo Rankine ideal simple con presiones
fijas de la caldera y del condensador. Si el ciclo se modifica
con recalentamiento,
a) la producción de trabajo por la turbina disminuirá
b) la cantidad de trabajo rechazado disminuirá
c) el consumo de trabajo por la bomba disminuirá
d) el contenido de humedad a la salida de la turbina disminuirá
e) la cantidad de entrada de calor disminuirá
10-125 Considere un ciclo Rankine ideal simple con presiones
fijas de la caldera y del condensador. Si el ciclo se modifica
con regeneración que comprende un calentador abierto de
agua de alimentación (seleccione la afirmación correcta por
unidad de masa de vapor que fluye a través de la caldera).
a) la producción de trabajo por la turbina disminuirá
b) la cantidad de calor rechazado aumentará
c) la eficiencia térmica del ciclo disminuirá
d) la calidad del vapor a la salida de la turbina disminuirá
e) la cantidad de entrada de calor aumentará
10-126 Considere un ciclo de Carnot de flujo estacionario
con agua como fluido de trabajo, ejecutado bajo el domo de
saturación, entre los límites de presión de 3 MPa y 10 kPa. El
agua cambia de líquido saturado a vapor saturado durante el
proceso de adición de calor. La producción neta de trabajo de
este ciclo es
a) 666 kJ/kg b) 888 kJ/kg c) 1 040 kJ/kg
d) 1 130 kJ/kg e) 1 440 kJ/kg
10-127 Un ciclo Rankine ideal simple opera entre los límites
de presión de 10 kPa y 3 MPa, con una temperatura de
entrada a la turbina de 600 °C. Despreciando el trabajo de la
bomba, la eficiencia del ciclo es
a) 24 por ciento b) 37 por ciento c) 52 por ciento
d) 63 por ciento e) 71 por ciento
10-128 Un ciclo Rankine ideal simple opera entre los límites
de presión de 10 kPa y 5 MPa, con una temperatura de
entrada a la turbina de 600 °C. La fracción de masa del vapor
de agua que se condensa a la salida de la turbina es
a) 6 por ciento b) 9 por ciento c) 12 por ciento
d) 15 por ciento e) 18 por ciento
10-129 Una planta termoeléctrica de vapor de agua opera en
el ciclo Rankine ideal simple, entre los límites de presión de
10 kPa y 5 MPa, con una temperatura de entrada a la turbina
de 600 °C. La tasa de transferencia de calor en la caldera es
300 kJ/s. Despreciando el trabajo de la bomba, la producción
de trabajo de esta planta es
a) 93 kW b) 118 kW c) 190 kW
d) 216 kW e) 300 kW
10-130 Considere una planta eléctrica de ciclo combinado
de gas-vapor. El agua para el ciclo de vapor se calienta en un
intercambiador de calor bien aislado, por los gases de escape
que entran a 800 K a razón de 60 kg/s, y sale a 400 K. El
agua entra al intercambiador de calor a 200 °C y 8 MPa y sale
a 350 °C y 8 MPa. Si los gases de escape se tratan como aire,
con calores específicos constantes a temperatura ambiente, el
flujo másico de agua por el intercambiador de calor será
a) 11 kg/s b) 24 kg/s c) 46 kg/s
d) 53 kg/s e) 60 kg/s
10-131 Un ciclo Rankine ideal con recalentamiento opera
entre los límites de presión de 10 kPa y 8 MPa, con recalentamiento
que se lleva a cabo a 4 MPa. La temperatura del vapor
de agua a las entradas de ambas turbinas es 500 °C, y la entalpía
del vapor es 3.185 kJ/kg a la salida de la turbina de alta
presión, y 2.247 kJ/kg a la salida de la turbina de baja presión.
Despreciando el trabajo de la bomba, la eficiencia del ciclo es
a) 29 por ciento b) 32 por ciento c) 36 por ciento
d) 41 por ciento e) 49 por ciento
10-132 El agua de alimentación presurizada en una planta
termoeléctrica de vapor de agua se va a calentar en un calentador
ideal abierto de agua de alimentación, que opera a una
presión de 2 MPa con vapor extraído de la turbina. Si la entalpía
del agua de alimentación es 252 kJ/kg y la entalpía del
vapor extraído es 2.810 kJ/kg, la fracción másica de vapor
extraído de la turbina es
a) 10 por ciento b) 14 por ciento c) 26 por ciento
d) 36 por ciento e) 50 por ciento